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OPENFRET : contribution à la conceptualisation et à la réalisation d'un hub rail-route de l'internet physique. Avril 2010. : A

De
127 pages
Cette étude OpenFret traite de la question de la multi modalité (rail-route) dans le transport des marchandises dans le cadre d’une mutation de l’organisation logistique dans son ensemble. Cette mutation aurait pour objectif de passer d’une logistique de marchandises largement fragmentée et dédiée, à une logistique de conteneurs modulaires, durables, intelligents et routés dans un système de prestations logistiques universellement interconnectées : un Internet « Physique».
Ballot (Eric), Glardon (Rémy), Montreuil (Benoît). Paris. http://temis.documentation.developpement-durable.gouv.fr/document.xsp?id=Temis-0076297
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Ministère de l'Ecologie, de l'Energie, 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, France
Prof. Rémy Glardon, LGGP, EPFL, Lausanne, Suisse
Prof. Benoit Montreuil, CIRRELT, Université Laval, Québec, Canada

OpenFret:contributionàlaconceptualisationetàlaréalisationd’unhubrailroutede
l’InternetPhysique

Tabledesmatières

1 Introduction _________________________________________________________15
2 ContexteetmotivationpourunInternetPhysique __________________________16
2.1 Efficacitéetinefficacitédesopérationslogistiquesactuelles _____________________________16
2.1.1 Uneperformancelogistiqueexceptionnelle… ___________________________________________16
2.1.2 Auprixdenombreusesinefficacités_____________________17
2.2 Propositiond’unenouvelleorganisation:l’InternetPhysique____________________________19
2.2.1 Unpostulat:l’Internetcommemétaphoredelalogistique19
2.2.2 Impactsattendusdel’InternetPhysique________________21
2.3 PlacedesTICdanslalogistiqueetparrapportàl’InternetPhysique ____________________22
2.4 Placedel’InternetPhysiqueauseindelalogistiqueactuelleetfuture___________________26
2.4.1 TendancesactuellesenEuropedansledomainedelalogistique______________________26
2.4.2 Evolutiondubesoinlogistique:leçonsdesexercicesdeprospective27
2.4.3 Unscénariodesubstitutionprogressiveenplusieursphases___________________________28
3 Leconceptdel’InternetPhysique ________________________________________30
3.1 Présentationdelamétaphore:retoursurl’histoired’Internet30
3.1.1 LatrajectoiretechnologiqueInternet___________________30
3.1.2 Unenouvellelogiquedecommunication:lesréseauxIP_______________________________32
3.2 Structurationdesréseauxlogistiques_______________________34
3.2.1 Topologiesactuellesdesréseauxdeprestationslogistiques ___________________________34
3.2.2 LaprestationlogistiquevuedansunInternetPhysique:versunmaillagedes
opérationslogistiques ____________________________________________________________________________38
3.3 Structurationdesservicesencouches______________________39
3.3.1 Lescouchesdel’InternetPhysique:lemodèleOPSI____41
3.3.2 Servicesoffertsparlescouchesdel’InternetPhysique_43
3.3.3 Perspectivesdelastructurationencouches_____________43
3.4 Lesprincipesdel’InternetPhysique ________________________________________________________46
3.4.1 Principesfondateurs______________________________________46
3.4.2 Principesd’organisationdesopérationsdel’InternetPhysique47
3.4.3 Principesd’organisationdeladémarcheInternetPhysique ___________________________50
3.5 Limitesdelamétaphore______________________________________51
4 Principauxconstituantsdel’InternetPhysique _____________________________53
4.1 Lesconteneursdel’InternetPhysique______________________________________________________53
4.1.1 Intérêtdelaconteneurisationsystématiqueetmodulaire53
4.1.2 Lesπconteneurs__________54
4.1.3 Descriptionphysiquedesπ-conteneurs__________________55
4.1.4 Descriptioninformationnelledesπ-conteneurs_________________________________________56
4.1.5 Valeurajoutéeofferteparlaflexibilitédimensionnelledesπ-conteneurs_____________57
4.2 Lesπ-liensetlesπ-déplaceursdel’InternetPhysique_____58
4.3 Lesπ-nœudsdel’InternetPhysique_________________________________________________________59
4.3.1 Lesπ-nœuds_______________________________________________59
4.3.2 Synthèsedesfonctionsdesπ-nœuds_____________________63
4.4 Lesπ-acteursdel’InternetPhysique________________________67
4.5 Illustrationdufonctionnementsurunexemple____________________________________________68
4.5.1 Lecasd’application_______68
4.5.2 Traitementdelacommande_____________________________________________________________68
MinesParisTech,EPFL-TRACE,UniversitéLaval–CIRRELT 3OpenFret:contributionàlaconceptualisationetàlaréalisationd’unhubrailroutede
l’InternetPhysique

4.5.3 LetransfertdesdonnéesentrelescouchesOPSI________________________________________69
5 Unélémentclédel’InternetPhysique:lerouteurRail-Route _________________74
5.1 Lamultimodalitéferroviaire:unsujetancienmaisauxenjeuxnouveaux______________74
5.1.1 Lessolutionsactuellesetlespointsdursdelamultimodalitéferroute_______________74
5.1.2 Lesnouvellesopérationsmultimodales__________________________________________________77
5.1.3 Lesrecherchesactuellespourl’utilisationdurail_______78
5.1.4 L’apportdel’InternetPhysiqueàl’intermodalitérail-route ___________________________80
5.2 Lesfonctionnalitésd’unπ-hub:rail-route__________________80
5.2.1 Lesservicesrendusparleπ-hub_________________________81
5.2.2 Typologiedeshubsdel’InternetPhysiqueetpositionnementduhubrailroute ______82
5.2.3 Choixd’unhubrailroute_________________________________________________________________84
5.2.4 Conceptdesfluxetorganisation84
5.3 Illustrationd’uneconceptionpossiblepouruntypederouteurrailroute ______________86
5.3.1 Designmacroscopiqueduπ-hubrail-route_____________86
5.3.2 Lesdimensionsdeπ-conteneurstraitéesparleπ-hubrail-route ______________________87
5.3.3 Designsystématiqueduπ-hubrail-route________________________________________________88
5.3.4 Modesdefonctionnement________________________________________________________________94
5.3.5 Elémentsdeperformances_______________________________95
5.4 Extensionspossiblesduhub100
5.5 Synthèseetperspectivespourunhubrail-routedel’InternetPhysique_______________104
6 Conclusionetperspectives_____________106
7 Références__________________________________________________________108
8 Annexes____________________________113
8.1 L’initiativedel’InternetPhysique _________________________________________________________113
8.2 Déroulementintégrald’uneopérationdedéchargementetdechargementdeπ-
conteneursassociésàunπ-traindansunπ-hubrail-route____________________________________115
8.3 ComparaisondesmodèlesOPSIetOSI____________________124

MinesParisTech,EPFL-TRACE,UniversitéLaval–CIRRELT 4OpenFret:contributionàlaconceptualisationetàlaréalisationd’unhubrailroutede
l’InternetPhysique

Tabledesfigures

Figure1:représentationschématiqued’unechaînelogistique_______________23
Figure2:mécanismedelacommutationparpaquets___________________________33
Figure3:comparaisondestopologiesdesréseauxtéléphoniquesàgaucheetd’Internet
àdroited’après(Tanenbaum,2003) _________________________________________34
Figure4:exemplededeuxprestationsdeproduitsd’épiceriepourlagrandedistribution
exécutéesindépendammentbienquetouchantdesclientscommuns______________35
Figure5:superpositiond’unensembledeprestations(nonexhaustif)deproduits
d’épiceriepourlagrandedistribution________36
Figure6:réseauenétoiledutransportexpressavecunexempledel’allongement
possibledestrajets(AversB) ______________________________________________37
Figure7:unexempledemutualisationdesfluxsurlesdonnéesdelaFigure5avecune
réductionde32%desémissions____________38
Figure8:unexemplederéseaudeprestationslogistiquesmailléesparl’Internet
PhysiqueàpartirdeshubsdelaFigure7(lesnœudssontdonnésàtitred’illustrationet
sontidentiquesàceuxdel’étudesurlamutualisation)__________________________39
Figure9:communicationsentrelesinstancesdesseptcouchesdumodèleOPSI_____41
Figure10:Illustrationdescouchesdel’InternetPhysiquesuivantlemodèleOPSI____45
Figure11:Répartitionpossibledestaillesdeconteneurspartailleetparmode._____58
Figure12:réseaumobilisablepourréaliserlesexpéditions ______________________70
Figure13:routageaudépartdupointdesourcing1____________________________71
Figure14:échangesd’informationsentrerouteursΠsuruneliaisonfluviale________72
Figure15:positionnementdedifférentshubsunimodaux83
Figure16:ledomainedeshubsrailrouteavecfonctionsdecomposition/etde
décomposition __________________________________________________________84
Figure17:positionnementduhubrailrouteretenu____________________________84
Figure18:modèleconceptuelagrégéd’unπ-hubrail-routedebase_______________85
Figure19:modèleconceptueld’unπ-hubrail-routedebase_____________________86
Figure20:illustrationmacroscopiqueduπ-hubrail-route_______________________87
Figure21:vueduπ-hubrail-routeàl’arrivéed’unπ-trainde25π-wagonsautemps087
Figure22:étatduπ-hubrail-routeautemps1-minuteaprèsl’arrivéed’unπ-train___89
Figure23:étatduπ-hubrail-routeautemps2-minutes_________________________90
MinesParisTech,EPFL-TRACE,UniversitéLaval–CIRRELT 5OpenFret:contributionàlaconceptualisationetàlaréalisationd’unhubrailroutede
l’InternetPhysique

Figure24:étatduπ-hubrail-routeautemps3-minutes_________________________91
Figure25:étatduπ-hubrail-routeautemps5,montrantl’avanceduπ-traindecinqπ-
wagonspouramorcerunesecondephaseopérationnelle________________________91
Figure26:étatduπ-hubrail-routeautemps6,montrantledébutdelasecondephase
opérationnelle,avecdéchargementetchargementsimultanés ___________________92
Figure27:étatduπ-hubrail-routeautemps17,montrantquedurantles
déchargementsetchargementssimultanésontdéjàcommencélesarrivéesdeπ-
conteneursparrouteàtransiterversleprochainπ-trainentrant _________________92
Figure28:étatduπ-hubrail-routeautemps24audépartduπ-train______________93
Figure29:variationdeperformanceentempsd’arrêtd’uneramedansunhubopéré
parstackers____________________________________________________________100
Figure30:variationdeperformanceentempsd’arrêtd’uneramedansunhubopéré
parconvoyageautomatisédel’interface ____________________________________100
Figure31:Modèleconceptuelagrégéd’unπ-hubrail-routeavecstockagetemporaire
deπ-conteneurs________________________101
Figure32:modèleconceptuelapprofondid’unπ-hubrail-routeavecstockage
temporairedeπ-conteneurs______________102
Figure33:modèleconceptuelagrégéd’unπ-hubrail-routeavecstockagetemporaire,
décompositionetcompositiondeπ-conteneurs ______________________________103
Figure34:modèleconceptuelapprofondid’unπ-hubrail-routeavecstockage
temporaire,décompositionetcompositiondeπ-conteneurs____________________104
Figure35:leportaildel’InternetPhysiqueavecdeuxespaces(publicetcollaboratif).114




MinesParisTech,EPFL-TRACE,UniversitéLaval–CIRRELT 6OpenFret:contributionàlaconceptualisationetàlaréalisationd’unhubrailroutede
l’InternetPhysique

Tabledestableaux

Tableau1:lescouchesdumodèleOSIdel’InternetDigitaletdumodèleOPSIde
l’InternetPhysique _______________________________________________________40
Tableau2:illustrationdesfonctionstypiquesd’unnœud66
Tableau3:classesdeservices______________70
Tableau4:volumedefretpouvanttransiterparlehubparlemodeferroviaire _____95
Tableau5:nombredeconteneursmaximumpouvanttransiterparlehubparjourpar
lemodeferroviaireenfonctiondelalongueurduconteneuretavecl’hypothèsede
rameavecuneseulelongueurdeconteneur __________________________________96
Tableau6:exemplesdetempsdepassagederamesen4déplacements,6stackersen
chargementet6endéchargementetavecdifférentstauxdedéchargementet
différentstypesdechargementenconteneurs(NA=tempstroplong/journée)_____97
Tableau7:exemplesdetempsdepassagederamesoùleswagonssontdéplacés,par5
dansunhubautomatiséà150postes________99


MinesParisTech,EPFL-TRACE,UniversitéLaval–CIRRELT 7OpenFret:contributionàlaconceptualisationetàlaréalisationd’unhubrailroutede
l’InternetPhysique



Avertissements

Lapropositionfaiteparlesauteurssefondesurl’idéeoriginaledeBenoitMontreuil
derepenserlalogistiqueetletransportcommeunInternet:l’InternetPhysique.
Ceprojetseveutdoncuneétapedansledéveloppementdel’InternetPhysique.Ilen
résulte que les éléments proposés ici sont des éléments de cadrage et non des
spécificationsquirestentàconstruire.

Lanotiond’InternetPhysiqueutiliséeicinedoitpasêtrecomprisecommeuncopier-
collerdessolutionstechniquesd’Internetmaiscommelarecherched’analogieset
d’applicationspossiblesdesprincipesd’Internetaudomainedelalogistique.

Cerapportestlefruitd’untravaildequatremois,cequiesttrèspeusurunsujet
aussiambitieux,ilestdoncnécessairementincompletetpourraseprêterfacilementà
lacritique.Cependant,ilseveutavanttoutunmoyenpourouvrirledébatetproposer
uneapprochedifférentedelalogistiqueàuneépoqueoùlesindicateursmontrent
quelessolutionsetl’organisationactuellesnesontplussoutenables.

MinesParisTech,EPFL-TRACE,UniversitéLaval–CIRRELT 8OpenFret:contributionàlaconceptualisationetàlaréalisationd’unhubrailroutede
l’InternetPhysique


Résumé

LeprojetOpenFretexploreunconceptd’organisationlogistiquenouveau:l’Internet
Physique. Ce concept promeut un système logistique global et ouvert, par
l’interconnexiondesréseauxd’approvisionnementgrâceàunensembledestandards
deprotocolesdecollaboration,deconteneursmodulairesetd’interfacesintelligentes
pouraccroitsignificativementsonefficienceetsadurabilité.L’InternetPhysiqueest
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’illustrationdesonfonctionnement,lesmoyensassociésetenfinlaforme
que prendrait un routeur rail-route. Sur l’ensemble de ces axes les explorations
menéesontpermisdeconfirmerlepotentieldecetteorganisationouvertepour
mieuxutiliserlesressourcestoutenmaintenantunniveaudeserviceélevé.En
particulier au niveau du routeur rail-route, un schéma fonctionnel et une
modélisation sont proposés pour illustrer une nouvelle forme de plateforme
ferroviaireconteneuriséeoùlesfluxsontconnusetmaîtriséparleroutage.Ces
travauxserontpoursuivisdansd’autresprojetsenFranceetenAmériqueduNord
pour définir les enjeux précis associés à l’Internet Physique, spécifier son
fonctionnementetsonmodèleéconomique.


ContributeursauprojetOpenFret

FrédéricFontane,MinesParisTech–CAOR,Paris,FRANCE
DrissHakimi,UniversitéLaval–CIRRELT,Québec,CANADA
MustaphaLounès,UniversitéLaval–CIRRELT,Québec,CANADA
ChristelleMontreuil,UniversitéLaval–CIRRELT,Québec,CANADA
MichaëlThémans,EPFL–CentredeTransport,Lausanne,SUISSE
MichelBierlaire,EPFL–CentredeTransport,Laus
PhilippeWieser,EPFL–LEM,Lausanne,SUISSE
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l’InternetPhysique

MinesParisTech,EPFL-TRACE,UniversitéLaval–CIRRELT 10