Manifest für ein physikalisches internet ger version 1.11.1 2012-11-19

Manifest für ein Physikalisches Internet
Veränderung der Art und Weise, wie physikalische Objekte,
bewegt, gelagert, realisiert, geliefert und verwendet werden,
zum Ziel der globalen Effizienz und Nachhaltigkeit
Professor Benoit Montreuil
Canada Research Chair in Enterprise Engineering
CIRRELT Interuniversity Research Center
on Enterprise Networks, Logistics and Transportation
Laval University, Québec, Canada
Version 1.11 : 2012-11-19
Übersetzt von Dr. Mustapha Lounès

Manifest für ein Physikalisches Internet, version 1.11.1
Professeur Benoit Montreuil, CIRRELT, Université Laval
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Danksagungen
Das Physikalische Internet-Manifest
erfuhr bedeutende Beiträge von geschätzten Kollegen und Doktoratsstudenten
America
CIRRELT Research Center:
• Teodor Crainic - UQAM
• Michel Gendreau - Université de Montréal
• Driss Hakimi, Mustapha Lounès, Jacques Renaud, Helia Sohrabi - Université Laval
CICMHE, College-Industry Council for Material Handling Education:
• Russ Meller – CELDi, University of Arkansas
• Kevin Gue & Jeff Smith – Auburn University
• Kimberley Ellis –CELDi, Virginia Tech
• Leon McGinnis – Georgia Tech
• Mike Ogle – MHIA
Europe
• Éric Ballot, Frédéric Fontane, Shenle Pan, Rochdi Sarraj – Mines ParisTech
• Rémy Glardon – EPFL
• Rene De Koster – Erasmus University
• Olivier Labarthe – IUT Bordeaux Montesquieu
• Detlef Spee – Fraunhofer Institute for Material Flow and Logistic

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Manifest-Essenz

 Grand Challenge der globalen
Nachhaltigkeitslogistik
 Im Hinblick des Physikalischen Internet
 Ein Logistiks-Web aktivieren
 Von der Vision zur Realisierung

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Stichprobe von Unternehmen, die
zur Physikalischen Internetinitiative beitragen

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Auf den ersten Blick, die Logistik scheint leistungsfähig!
Die Logistik ist das Rückgrat unseres Lebensstils

Ursprüngliches Diapositive-Konzept von Professor Russ Meller, CELDi, U. of Arkansas

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Auf den ersten Blick, die Logistik scheint leistungsfähig!
Die Logistik ist das Rückgrat des elektronischen Handels


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Auf den ersten Blick,
die Logistik
scheint leistungsfähig!

Die Logistik
ist das Rückgrat
des weltweiten Handels


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Wir müssen jedoch eine harte Realität konfrontieren?

Behauptung
der logistische Ineffizienz und der Nicht-Nachhaltigkeit

Die Art und Weise wie die physikalischen Objekte
weltweit
bewegt, gelagert, realisiert, ausgeliefert und verwendet sind,
ist ökonomisch, ökologisch und sozial
ineffizient und nicht nachhaltig

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Warum wir uns ändern müssen?
Logistische Ineffizienz und Nicht-Nachhaltigkeit
Ökonomisch
Logistik: eine Belastung von 5-15 % des BIP in den meisten Ländern
Die weltweite Logistikkosten wächst schneller als der Welthandel

Ökologisch
Einer der größten Umweltverschmutzer, Energieerbraucher
und Emittenten von Treibhausgasen
Wachsender negativer Beitrag während die Ziele der Nationen
starker Kürzungen anstreben

Gesellschaftlich
Mangel an schnellen, zuverlässigen und preiswerten
Zugänglichkeit und Mobilität
der physikalischen Objekte,
für die große Mehrheit der Weltbevölkerung European Commission: A Roadmap for moving to a competitive low carbon economy in
2050, Office of the European Union, Brussels, 16p. (2011)
Die Arbeitsbedingungen in der Logistik sind allzu oft unsicher Serveau, L.T. : Inventaire des émissions de polluants dans l’atmosphère en France. In:
SECTEN, Citepa, Paris (2011)
European Commission: EU energy and transport in figures. Statistical Pocketbook, (2009)

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Ineffizienz und nicht-Nachhaltigkeit Symptome
die uns führen heftig und kraftvoll eine Mauer zu schlagen

1. Luft und Verpackung wird transportiert
2. Leerfahrten sind eher die Regel als die Ausnahme
3. Fernlastfahrer: moderne Cowboys
4. Produkte lagern meist nutzlos dort, wo nicht benötigt und sind nicht verfügbar dort,
wo sie gebraucht werden
5. Produktion und Lagerraum bleiben unausgelastet
6. Viele Produkte werden nie verkauft, nie verwendet
7. Produkte erreichen nicht diejenigen, die sie am meisten brauchen
8. Produkte wandern unnötigerweise kreuz und quer auf dem Globus
9. Schneller, zuverlässiger, multimodaler Transport ist ein Traum?
10. Ein Alptraum: Produkttransport in und aus den Städten heraus
11. Supply Chain- und Logistiknetzwerke sind weder sicher noch robust
12. Intelligente Automation und Technologie sind schwer zu rechtfertigen
13. Innovation wird stranguliert
Montreuil B. (2011) Towards a Physical Internet: Meeting the Global Logistics Sustainability Grand Challenge, Logistics Research,
currently available as online publication, 2011-02-12, http://www.springerlink.com/content/g362448hw8586774/fulltext.pdf

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Logistische Ineffizienz und Nicht-Nachhaltigkeit Symptome
1. Luft und Verpackung wird transportiert
• Lastkraftwagen und Container sind häufig halb leer bei der Abfahrt, wobei der
nicht-leere zu einem wesentlichen Anteil aus Verpackung besteht: 56,8% voll,
wenn nicht leer; 42,6% durchschnittliche Nutzung
2. Leerfahrten sind eher die Regel als die Ausnahme
• Fahrzeuge und Container kehren oft leer zurück, oder nehmen Sonderwege, um
Ladung für die Rückfahrt zu finden (25 % der zurückgelegten Kilometer), und die
bei der Abfahrt voll geladenen Fahrzeuge werden leerer und leerer, während sich
ihre Route von Anlieferungsort zu Anlieferungsort ausweitet
3. Fernlastfahrer sind moderne Cowboys geworden
• Immer sind zu viele Fahrer auf der Straße, zu oft weit und für lange Zeit weg von
zu Hause (sehr hohe Umschlagshäufigkeit); Ihr Familien- und soziales Leben, wie
auch ihre persönliche Gesundheit sind prekär; Im allgemeinen, die Logistik
Arbeitnehmern und die Lagerarbeiter haben ähnliche prekäre Positionen
4. Produkte lagern meist nutzlos dort, wo nicht benötigt und sind
nicht verfügbar dort, wo sie gebraucht werden
• Fabrikanten, Verteiler, Einzelhändler und Nutzer, sie alle lagern Produkte ein, oft in
riesengroßen Mengen über ihre Netzwerke aus Lagerhäusern und
Distributionszentren, dennoch das Serviceniveau und die Reaktionszeiten sind
gegenüber den lokalen Nutzern eingeschränkt und unzuverlässig
5. Produktion und Lagerraum bleiben unausgelastet
• Die meisten Unternehmen investieren in Produktions-, und Lagereinrichtungen,
welche meistens unausgelastet, oder schlecht genutzt sind. Sie befassen sich mit
Produkten, die besser woanders behandelt würden, und folglich viel unnötigen
Transport erzwingen

Professeur Benoit Montreuil, CIRRELT, Université Laval11

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6. Viele Produkte werden nie verkauft, nie verwendet
• Ein signifikanter Teil der Verbrauchsgüter erreicht niemals rechtzeitig den Zielmarkt.
Diese Güter bleiben oft unverkauft und/oder ungenutzt, während sie woanders
notwendig gewesen wären; in der frisch Lebensmittelindustrie, werden Produkte mit
alarmierender Geschwindigkeit vernichtet: 12% beim Transit, 25% am Einzelhandel

Rusting new cars in disused airfield
7. Produkte erreichen nicht diejenigen, die sie am meisten brauchen
• Das trifft besonders zu in weniger entwickelten Ländern und in den von Katastrophen
und Krisen betroffenen Zonen
8. Produkte wandern unnötigerweise kreuz und quer auf dem Globus
• Produkte werden gewöhnlich Tausende von Kilometern transportiert, die man hätte
vermeiden können, wenn sie viel näher am Nutzungsort gefertigt oder
zusammengesetzt würdenf
9. Schneller, zuverlässiger, multimodaler Transport ist ein Traum
 Obwohl es großartige Intermodalen Beispiele gibt, iim allgemeinen die
Synchronisation ist so schwach, die Schnittstellen so schlecht konzipiert, dass
multimodale Reiserouten meist kostenineffizient und riskant sind.
10. Ein Alptraum: Produkttransport in und aus den Städten heraus
 Die meisten Städte sind nicht konzipiert und ausgestattet, um Gütertransport,
Behandlung und Lagerung zu erleichtern.
Gerade das macht die Versorgung der Unternehmen und der Verbraucher in Städten
zum Alptraum

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11. Netzwerke sind weder sicher noch robust
• Es gibt eine extreme Konzentration von Operationen in einer beschränkten
Anzahl zentralisierter Produktions- und Distributionseinrichtungen. Das erzeugt
Verkehr auf einem reduzierten System intensiv genutzter Routen
• Das macht die logistischen Netzwerke und Supply Chains vieler Unternehmen
unsicher angesichts räuberischer und terroristischer Angriffe, und nicht robust
gegenüber Naturkatastrophen und Nachfrage-Krisen
12. Intelligente Automation und Technologie sind schwer zu
rechtfertigen
• Fahrzeuge, Bearbeitungssysteme und Arbeitseinrichtungen müssen sich mit
einer großen Anzahl von Baustofftypen, Formen und Einheitsladungen
befassen, und dabei mit jedem Akteur unabhängig und lokal dessen Belange
verhandeln
• Das rechtfertigt kaum den Einsatz von „Verbindende Intelligente Technologien“
(z.B. RFID), die systemische Behandlung und Transportautomatisierung, sowie
intelligente Steuerungs- und Kooperations-Software
13. Innovation wird stranguliert
• Innovation wird erstickt, namentlich durch Mangel an generischen Standards
und Protokollen, Transparenz, Modularität und einer systemischen, offenen
Infrastruktur.
• Das verhindert Schlüsselinnovationen, so dass der Blick auf marginale und Mini-
Innovationen gerechtfertigt scheint

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Kartographierung
der Ineffizienz und der Nicht-Nachhaltigkeit Symptome
versus der ökonomischen, ökologischen und gesellschaftlichen Aspekten

Gesellschaftlich
Ökonomisch

Ökologisch
Ineffizienz und nicht-Nachhaltigkeit Symptome

1 Luft und Verpackung wird transportiert
2 Leerfahrten sind eher die Regel als die Ausnahme
3 Fernlastfahrer: moderne Cowboys
Produkte lagern meist nutzlos dort, wo nicht benötigt und sind nicht verfügbar
4
dort, wo sie gebraucht werden
5 Produktion und Lagerraum bleiben unausgelastet
6 Viele Produkte werden nie verkauft, nie verwendet
7 Produkte erreichen nicht diejenigen, die sie am meisten brauchen
8 Produkte wandern unnötigerweise kreuz und quer auf dem Globus
9 Schneller, zuverlässiger, multimodaler Transport is ein Traum
10 Ein Alptraum: Produkttransport in und aus den Städten heraus
11 Supply Chain- und Logistiknetzwerke sind weder sicher noch robust
12 Intelligente Automation und Technologie sind schwer zu rechtfertigen
13 Innovation wird stranguliert

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Das Grand Challenge
der globalen Nachhaltigkeitslogistik
Design eines Systems,
um physikalische Objekte weltweit
zu bewegen, lagern, realisieren, ausliefern und verwenden,
mit der Art und Weise dass das
ökonomisch, ökologisch und sozial Effizient und Nachhaltig ist

Montreuil B. (2011) “Towards a Physical Internet: Meeting the Global Logistics Sustainability Grand Challenge,” Logistics Research, 3(2-3), 71-87, 2011.

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Das Gesamtziel in Richtung der globalen
Logistische Effizienz und Nachhaltigkeit entlocken
Ökologisches Ziel
Die Treibhausgasemissionen, der Energieverbrauch und die Umweltverschmutzung
die von der Logistik induziert sind durch eine Größenordnung nachhaltig verringern

Ökonomisches Ziel
Die globalen ökonomischen Belastungen der Logistik durch eine
Größenordnung nachhaltig verringern und gleichzeitig die
Erhöhung der Geschäftsproduktivität erzeugen
Gesellschaftliches Ziel
Die Lebensqualität der Beschäftigten in der Logistik und zuggleich
der Weltbevölkerung erheblich und dauerhaft verbessern, durch
die Verbesserung der rechtzeitige Erreichbarkeit und Mobilität
der physikalischen Objekte
Hinweis: Im folgenden ist die Logistik in ihrem weitesten Sinn. Sie schließt Transport, Handhabung, Lagerung, Lieferung und Realisierung (Herstellung,
Montage, Endbearbeitung Personalisierung, Recycling) und die Verwendung ein

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Digitales Internet
Die Information-Highway Metapher nutzen
vor Jahrzehnten, die Gemeinschaft von Informations- und
Kommunikationstechnologien steckte in einem riesigen ineffizient und
unhaltbare Gewirr infolge Millionen unverbundenen Computern
Als die digitale Welt
nach einem Konzept für ihre eigene Transformation suchte, bezog sie sich
auf eine physikalische Transport und Logistik inspirierte Metapher :
Ausbau des Information-Highway

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Das Grand Challenge der IT treffen
Ausbau jenseits der Information-Highway Metapher

Vorher: Millionen von unverbundenen Computer – ineffizient und unhaltbar
Nachher: Millionen von verbundenen Servern und der Computern, um der
„Information-Highway“ zu bilden
Schlüsselenabler: Transmission formatierter Datenpakete, so dass sie heterogene
Systeme durchlaufen können, indem sie das TCP/IP Protokoll einhalten
Resultat: das Internet, das Web, das Handy, die Apps,…
Eine eröffnete und verbundene verteilte Netzwerk-Infrastruktur
Verarbeitende Industrie, Wirtschaft, Kultur und Gesellschaft für immer umwandeln

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In Richtung ein Physikalisches Internet
Das digitale Internet als Metapher für die physikalische Welt

Obwohl es grundlegende Unterschiede
zwischen der Physikalischen-
und der Informations-Welt gibt,
So hat die Physikalische Internetinitiative
zum Ziel die Metapher des Internets auszuwerten,
um eine Vision für eine nachhaltige
und fortschrittliche Schlüssellösung
zu globalen Problemen vorzuschlagen,
die eng verknüpft sind mit der Art
wie wir weltweit physikalische Objekte
bewegen, lagern, realisieren, versorgen und benutzen
Montreuil B. (2011) Towards a Physical Internet: Meeting the Global Logistics Sustainability Grand Challenge, Logistics Research,
currently available as online publication, 2011-02-12, http://www.springerlink.com/content/g362448hw8586774/fulltext.pdf

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Aussetzung der Schlüsseleigenschaften
der Vision vom Physikalischen Internet

Evolution in Richtung eines weltweiten Physikalischen Internet

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Das Physikalische Internet
(PI, π)

Das Physikalische Internet ist ein
offenes globales Logistiksystem,
das auf die physikalische, digitale
und operative Interkonnektivität
durch Verkapselung, Schnittstelle
und Protokollen gegründet ist

Das PI ermöglicht
einem effizienten, nachhaltigen,
anwendbaren und belastbaren
Logistiks-Web

Montreuil B., R.D. Meller & E. Ballot (2012). Physical Internet Foundations, In: Service Orientation in Holonic and Multi Agent Manufacturing and Robotics, edited by T. Borangiu et al., Springer.

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Vereinfachte Vorstellung
des Physikalischen Internet
• Freier Markt für den Warentransport
(Ebay-ähnlich)
• Behandelt nur Modulare Containern
„Black Box“
• Offene und gemeinsame Transport-
und Distributionsnetzwerke
• Beträchtliche Gemeinschaft von
Nutzern
• Verbesserung der logistischen
Nahtlos Konsolidierung der modularen Containern in das Physikalischen Internet
Leistungsfähigkeit durch die Lieferant
B. Montreuil & C. Thivierge, 2011 Zertifikation und Bewertung durch
Benutzer
Angepasst von einem Beitrag von Professor Russ Meller von CELDi, U. von Arkansas

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Positionierung des Physikalischen Internet

World Wide Web (WWW)
Digital Internet
Digitale Information Pakete
Intelligentes
Stromnetz

Physikalische Objekte durch WWW anschließen
Internet der Dinge Energie
Vernetzte Intelligente Objekte Internet

Energie Pakete
Offenes Logistiks-Web
Physikalisches Internet
Intelligente Physikalische Pakete

Original Schaltplan von Benoit Montreuil, 2010, Physical Internet Manifesto, www.physicalinternetinitiative.org

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Universal
Interkonnektivität
Hochleistungs-Logistikzentren,
Beförderer und Systeme,
so dass es eine nahtlos, einfach,
schnell und billig sein soll,
um physikalische Objekten
durch Mode und Route zu verbinden,
mit dem übergeordnete Ziel
in Richtung einer universellen
Interkonnektivität

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Verkapselung
beschäftigt sich nicht direkt
mit Physikalischen Gütern

Es erfordert ihre
standardisierte Verkapselung,
wie Datenpakete
im Digitalen Internet

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Physikalische
Verkapselung
Güter physikalisch
in π-containern einkapseln,
die modular,
umweltfreundlich, intelligent
und weltweit standardisiert sind

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Physikalische Verkapselung von Güter in π-Containern
Modular, umweltfreundlich, intelligent u. weltweit standardisiert
• Die Ware innerhalb eines π-Containers ist als Inhalt des π-Containers modularisiert, und wird nicht
explizit vom Physikalischen Internet bearbeitet
• Abgestuft vom Cargo Container bis hin zu winzigen Größen
• Konzipiert, um auf einfache Weise durch verschiedenartige Transport-, Behandlungs-, und
Lagerungsmittel durchgeschleust zu werden
• Umweltfreundliche Materialien mit minimalem sekundären ökologischen Fußabdruck
• Intelligente Tags, möglicherweise mit Sensoren, um ihre korrekte Identifizierung, Routenführung und
Instandhaltung zu ermöglichen
• verschiedene nutzungsangepasste strukturelle Größen
• Falls notwendig, Konditionierungsfähigkeiten (z.B. Temperatur-Kontrolle)
• Versiegelbar aus Sicherheitsgründen

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Abmessungen und Armaturen Weltweit standardisiert
Potentiell
Illustrative
modulare
Abmessungen
Y
Konzeption von Benoit Montreuil und Marie-Anne Côté
CIRRELT, Université Laval, Québec, Canada, 2012

X

Z
0,12 m 0,1 m
0,24 m 0,2 m
0,36 m 0,3 m
0,48 m 0,4 m
0,6 m 0,5 m
0,6 m
1,2 m 1,2 m
2,4 m 2,4 m
3,6 m 3,6 m
Konzeption, 4,8 m 4,8 m
welche die dreidimensionale 6m 6m
der Modularität von π-containers 12 m 12 m
veranschaulicht E. Ballot, B. Montreuil

Die Darstellung der π-Containerkonzeption hat einen strenge konzeptionellen und funktionalen Zweck:
es hat keine präskriptiven Absicht von Konzeption und Engineering Design

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Einfach zu verbinden in zusammengesetzte Containern, dann zu zerlegen
Konzeption von Benoit Montreuil und Marie-Anne Côté
CIRRELT, Université Laval, Québec, Canada, 2012

Konzeption, welche die
Zusammensetzungsfunktionalität
von π-containers
veranschaulicht
Die Darstellung der π-Containerkonzeption hat einen strenge konzeptionellen und funktionalen Zweck:
es hat keine präskriptiven Absicht von Konzeption und Engineering Design

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Die räumliche Auswirkung der modularen Verkapselung
Konsumgüterindustrie
258 Kistengrößen Unternehmen
494 Produkte
268 Regalpakete

Auf dem Kisten-Ebene, es gibt
Anwendung von nur eine Nettozunahme von 10%
modularen Maßen(<15)

Hier keine Änderung
in Form der Produkte.
Die Zahl der Produkte bei Kisten darf von +
oder - 10% variieren.
Der Versuch beschränkt sich auf die Kisten
Auf dem Pallette-Ebene, es
eher auf die π–Containern um sich auf die gibt Nettoeinsparungen von
Modularität zu konzentrieren
10%!
Meller, R. D., Lin, Y.-H., and Ellis, K. P., “The Impact of Standardized Metric Physical Internet Containers on the Shipping Volume of Manufacturers,”
in Proceedings of the 14th IFAC Symposium on Information Control Problems in Manufacturing, Bucharest – Romania, (2012).

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Produktdesign unter Berücksichtigung
optimaler Container-Raumnutzung
Produkte sind so konzipiert, um die Last die sie
auf dem Physikalischen Internet erzeugen zu minimieren,
mittels Anpassung der Dimensionen an Standardcontainer Dimensionen,
und mit maximaler volumetrischer und funktionaler Dichte
für ihre Verpackung in Containern
• Die maximale volumetrische Dichte haben solange sie sich
im Physikalischen Internet Containern befinden, bei
Gebrauch extrahierbar entsprechend ihren
Anwendungsdimensionen
• Die Funktionsdichte kann als das Verhältnis der genutzten
Funktionalität zum Produkt aus Gewichts und Volumens
ausgedrückt werden
• nur Key-Komponenten und Module intensiv durch das
Physikalisches Internet geschickt werden müssen
– in der Gebrauchsnähe zusammen mit am Ort Source: guim.fr
verfügbaren Objekten einfach zu komplettieren sind

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Digitale Verkapselung
Die Fähigkeiten
der intelligenten π-Containern
verbunden an das Digitalen Internet
und dem World Wide Web
und ihrer gekapselten
intelligenten Objekte,
so gut wie möglich auswerten,
um die Performance
wie sie die Kunden wahrnehmen,
sowie die Gesamtleistung des
Physikalischen Internet zu verbessern

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Das Physikalische Internet und
das "Internet der Dinge"
 Das Internet der materiellen Dinge erlaubt die
allgegenwärtige Verbindung physikalischer
Objekte, die mit einer intelligenten Verbindungs-
Technologie (RFID, GPS, Internet, usw.) ausgerüstet
sind, die die Objekte kontinuierlich verbessert und
die Selbstkontrolle der Objekte durch Netzwerke
ermöglicht

 Das Physikalische Internet soll so gut wie möglich
die Fähigkeiten der in intelligenten Containern
gekapselten Intelligenten Objekte nutzen, um die
vom Kunden und Nutzer wahrgenommene
Performance sowie die Gesamtleistung des
Physikalischen Internet verbessern

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Schnittstellen optimiert für
Universelle Interkonnektivität

Physikalische & Digitale
Schnittstellen
die die Eigenschaften
von π-Containern nutzen
und die weltweit standardisiert sind

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Übergang von Lagerungs- und Behandlungssystemen von Material
zu Lagerungs- und Behandlungssystemen von π-Containern
Ein π-container Lagerungs- und Verarbeitungssysteme von π-Containern
der mit Rädern
ausgerüstet ist, ist mit innovativen Technologien und Prozessen,
π-Spediteure durch seine
modularen
die die Eigenschaften der π-Container nutzen,
Ein Flurförderzeug ohne Standardschnittstellen um auf schnelle, preiswerte, sicher und zuverlässige Weise
Gabeln, die das Einrasten geschnappt
und die Verriegelung ihre Beladung, Lagerung, Komposition, Dekomposition,
Funktionalitäten der
π-container ausnutzt Monitoring, Schutz und Entladung
durch intelligente, nachhaltige und nahtlose
π-Förderern Automation und humanes Handling zu ermöglichen

In π-Lagern,
konventionelle Regalen
können verwendet werden,
jedoch Innovationen in den
Lagertechnologien welche
die Funktionseigenschaften
von modularen π-containern In π-Lagern,
Ein in hohem Grade flexibles „plug-and-play“ ausnutzen, können
Modular π-Containern
π-Förderer, der die modularen Standard- ausgenutzt werden
können wie
Abmessungen und die Schnittstellen
von π-Containern ausnutzt π-Lagern Containerhafen Terminal
gestapelt werden
Referenz: Montreuil, B., R.D. Meller, E. Ballot (2010) Towards a physical internet: the impact on logistics facilities and material handling systems design and innovation, in Progress in Material Handling Research, Edited by K.
Gue et al., Material Handling Industry of America, 23 p., 2010.

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Logistikzentren für das Physikalische Internet entwickelt

Transit Center
erleichtert
die Lkw-Lkw
Anhängerumladung
entlang
Relaisnetzwerke
durch das
Physikalische Internet

Referenz: Meller, R.D., B. Montreuil, C. Thivierge & Z. Montreuil (2012), Functional Design of Physical Internet Facilities: A Road-Based Transit Center, in Progress in Material Handling Research: 2012, MHIA,
Charlotte, NC, to appear (2012).

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Multimodale Logistikzentren sind für das Ozean, See oder Fluss

Physikalische Internet entwickelt,
um nahtlos, schnelle, preiswerte, sicher
zuverlässige, verteilte und multimodale
Transport und Einsetzung
von π-containers
durch das Physikalisches Internet
ermöglichen zu können

Physikalisches Internet Straße-Schiene Hub Fahrbahn
References
• Montreuil, B., R.D. Meller, E. Ballot (2010)
Towards a physical internet: the impact on logistics facilities and material handling
systems design and innovation,
in Progress in Material Handling Research 2010, Edited by K. Gue et al., Material
Handling Industry of America, 23 p.
• Ballot É., B. Montreuil & C. Thivierge (2012)
Functional Design of Physical Internet Facilities: A Road-Rail Hub,
in Progress in Material Handling Research 2012, Edited by B. Montreuil et al.,
Material Handling Industry of America, 34 p.

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Logistikzentren für das Physikalisches Internet entwickelt
Nahtlose, schnelle, preiswerte, sicher, zuverlässige, verteilte und multimodale Transport und
Einsetzung von π-containers durch das Physikalisches Internet ermöglichen

Straßen-Hub von π-Containern LKW-LKW crossdocking
entlang eines Relaisnetzwerkes durch das Physikalisches Internet
Montreuil, B., R.D. Meller, C. Thivierge, C., and Z. Montreuil (2012), Functional Design of Physical Internet Facilities: A Unimodal Road-Based Crossdocking Hub,, in Progress in Material Handling Research: 2012, MHIA.

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Physikalische Internet
Protokolle
Protokolle optimieren für
die Universelle Interkonnektivität,
welche die mehrschichtigen
Dienstleistungen
des Physikalischen Internets reguliert

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Logistikdienstleistungen Standardprotokolle

Standardisierte
Multischichtige
Service-Architektur
und -protokolle

Öffnen Logistik- Verbindungsmodell
Montreuil B., E. Ballot & F. Fontane (2012). An Open Logistics Interconnection Model for the Physical Internet, Proceedings of INCOM 2012 Symposium, Bucharest, Romania, 2012/05/23-25.

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Einsatz und Leistungsfähigkeit der Zertifizierungen

Mehrstufige Zertifizierungen im Physikalischen Internet
für Container, Bearbeitungssysteme, Fahrzeuge,
Informationssysteme
Häfen, Distributionszentren,
Straßen, Städte und Gebiete,
Protokolle und Prozesse,
usw.

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Offenes Performance Monitoring einführen

aktuelles, offenes Monitoring der tatsächlich erreichten
Leistungsfähigkeit aller zertifizierten π-Akteure und Entitäten
bezüglich der wichtigsten Erfolgskennziffern, der kritischen
Parametern wie Geschwindigkeit, Dienstlevel, Zuverlässigkeit,
Schutz und Sicherheit

Ein derartiges Monitoring der Leistungsfähigkeit ist weltweit öffentlich
verfügbar, um tatsachenbezogene Entscheidungen treffen zu können
und um kontinuierliche Verbesserung zu stimulieren

Offene Information soll gewährleistet werden unter Beachtung von
Vertraulichkeit der spezifischen Transaktionen

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Ein Globales System
ist überall
an jeder möglicher Skala,
nahtlos anwendbar

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Das Physikalische Internet:
der gleiche Begriffsrahmen an irgendeiner Skala
Intra-Zentrum Inter-Prozessoren Netzwerk Intra-Anlage Inter-Zentren Netzwerk Intra-Standort Inter-Anlage Netzwerk

Intra-Stadt Inter-Standorten Intra-Kontinental
Netzwerk Inter-Städten, Intra-Staat/ Provinz Netzwerk Inter-Kontinental Weltweit Netzwerk

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Vernetzte Zuverlässigkeit und Netzstabilität priorisieren

Das Gesamtnetz der Netze des globalen Physikalischen
Internets sollte seine eigene Reliabilität und diejenige
seiner Container und seinen Speditionen rechtfertigen.
Die Verflechtung der Netzwerke und die Multiplikation der
Knoten sollten die Robustheit und Resilienz des Physikalischen
Internet gegenüber unvorhersehbaren Ereignissen sicherstellen
Wenn Z.B., ein Knoten oder ein Netzwerksegment ausfällt, sollte
der Containerverkehr so leicht und automatisch wie möglich
umgeleitet werden können

Reference: Peck H., “Supply chain vulnerability, risk and resilience”, Chap. 14 in Global Logistics New Directions in Supply Chain Management, 2007

Québec 2012-11-19, 45/77

Vernetzte Zuverlässigkeit und Netzstabilität priorisieren

Akteure, Beförderern, Routen, Knoten und fließende
Containern des Physikalischen Internet sollen aufeinander in
Synergie wirken, um zu garantieren:
– die Integrität der in π-Containern Physikalischen eingekapselte
Objekte
– die physikalische und informationelle Integrität von π-Container,
π-Beförderern, π-Wege und π-Nodes
– die informationelle Integrität der π -Akteure (Menschen,
Software Agenten)
– die Robustheit der Klient-fokussiert Performance für das Liefern
und Speichern von π-Containern

Referenz: Peck H., “Supply chain vulnerability, risk and resilience”, Chap. 14 in Global Logistics New Directions in Supply Chain Management, 2007

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Ermöglichung eines Logistik Web

Der Zweck des Physikalisches Internet
von einer Benutzerperspektive
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Von einer Benutzerperspektive, das Physikalische Internet zielt darauf ab,
einen effizienten, nachhaltigen, flexiblen und schnellen Logistik Web zu ermöglichen

Logistiks-Web
Satz von öffentlich verbundene
physikalische, digitale, menschliche,
organisatorische und Sozial
Akteuren und Netzwerke,
die darauf abzielen,
der weltweite Logistikbedarf
von Leuten, Organisationen,
Gebieten und Gesellschaft
effizient und nachhaltig zu dienen

Montreuil B., R.D. Meller & E. Ballot (2012). Physical Internet Foundations, In: Service Orientation in Holonic and Multi Agent Manufacturing and Robotics, edited by T. Borangiu et al., Springer.

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Ein offenes und globales Mobilität Web aktivieren
Umstellung vom Punkt-zu-Punkt Transport zum verteilten multimodalen Transport

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 Aktuell Vorgeschlagen
40 Oklahoma City P2P Verteilte
40 Amarillo Zurückzulegende Distanz (Km): 5030 5030
40 Albuquerque Fahrer: 1 17
40 Flagstaff Lastkraftwagen: 1 17
40 Needles
Anhänger: 1 1
Barstow Einwegfahrzeit (Std): 48 51+
15-10 Rückkehr Fahrzeit (Std): 48+ 51+
Los Angels Totalzeit an Transitpunkten(Std): 0 9
Einwegzeit des Anhängers von Quebec nach LA (Std) 120 60+
Mehrstufige Reise Rückkehrzeit des Anhängers von Quebec nach LA (Std)
Totalreisezeit des Anhängers (Std):
120+
240+
60+
120+
von Quebec nach Los Angeles Durchschnitt Fahrzeit pro Fahrer (Std):
Durchschnitt Zeitreise pro Fahrer (Std):
96+
240+
6
6,5

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Ein offenes und globales Mobilität Web aktivieren
Umstellung vom Punkt-zu-Punkt Transport zum verteilten multimodalen Transport

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Aktuelle Logistiksysteme veranschaulichen
Ein kleiner Fall von Zweieinzelhändler Zweihersteller

Aktuelle konzeptuelle Netzwerke Aktuelle räumliche Ströme
Adaptiert von: Hakimi D., B. Montreuil & E. Ballot (2012), Simulating a Physical Internet Enabled Logistics Web: the Case of Mass Distribution in France, ISERC 2012, 2012/-5/19-23

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Die Auswirkung der Ausnutzung eines Mobilitäts-Web
Hier begrenzt auf unimodalen Straßentransport
Aktuell Mobilitäts-Web

P# : Fabrik; :Einzelhandelsgeschäft; S# : Private Distributionszentrum P# : Fabrik; : Einzelhandelsgeschäft; : Offenes Hub
: Produkt Fluss : Landverkehrsweg D# : Distributionszentrum

Zurückgelegte Entfernung: -27%
Kraftstoffverbrauch: -19%
Durchschnittliche Liefertermin: +2%
Maximale Liefertermin: -36%

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Ausnutzung eines Physikalischen Internets ermöglichten Bimodal Mobilitäts-Web
für die Konsumgüter-Industrie in Frankreich
Straße und -Schienenverkehr, die nahtlos an das PI Backbone-Netzwerk integriert sind
Simulation basiert auf Produktverteilung Fluss zu zwei Spitzeneinzelhändlern in Frankreich,
aus ihren 100 Spitzenlieferanten

Aktueller Strom Physikalisches Internet Ströme Physikalisches Internet Trafik
Präliminiere Ergebnisse unter Verwendung der vorhandenen Infrastrukturen,
der Anlagen, der Nachfragemuster und der Kundendienstleistungen
Ökonomical: Von 4% bis 26% Gesamtkosteneinsparung
Ökological: Ungefähr 3mal besser im Hinblick auf Treibhausgasemissionen,
durch die Kombination Straße-zu-Schiene modaler Übertragung und des Leistungsfähigeren Straßentransportes
Ballot É., B. Montreuil, R. Glardon (2012), Simulation de l’Internet Physique: controbution à la mesure des enjeux et à sa définition, PREDIT Research Report, France, June 2012, 96 p.

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Ein offenes und globales
Distribution Web
aktivieren und nutzen
Die meisten Unternehmen konzipieren,
ausführen und optimieren
selbständig
ihre privaten Distributionsnetzwerk.
Sie investieren in Distributionszentren (DZ)
oder sie binden sich an langfristige Mietverträge
oder Verträge

Nur in den Vereinigten Staaten,
es gibt 535 000
Distributionszentren

Die Meisten von ihnen sind
von einer einzigen Firma verwendet
Die meisten Firmen verwenden weniger als 20 DZ

Stellen Sie sich das Potenzial vor, wenn jeder Firma seine
Produkte durch ein offenes Web einsetzen könnte,
einschließlich in die 535 000 offenen DZ in den USA
Referenz: Montreuil and Sohrabi, From Private Supply Networks to Open Supply Webs, IERC 2010

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Vorrat quer über dem Distributions-Web
für effiziente, schnelle u. agile Kunden-Antwort dynamisch
einzusetzen
Aktuell private System Vorgeschlagene offenes System
Fabrikant A Fabrikant B
PA1 PA2 PB

DA DB

D1 Einzelhändler 2
D2a D2b

S1a … S1e S2a … S2e S2f … S2j
Einzelhändler 1
Kundenauftrag
P# : Fabrik : Einzelhandelsgeschäft S# : Private Distributionszentrum O# : Offene Distributionszentrum
Physische Fluss
Adaptiert von Hakimi D., B. Montreuil & E. Ballot (2012), Simulating a Physical Internet Enabled Logistics Web: the Case of Mass Distribution in France, ISERC 2012, 2012/-5/19-23

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Die Wertschöpfung eines Distributions-Web Ausnutzung,
wenn bereits ein Mobilitäts-Web ausgenutzt ist
Mobilitäts-Web Mobilitäts-Web + Distributions-Web

P# : Fabrik; : Einzelhandelsgeschäft; : Offenes Hub P# : Fabrik; : Einzelhandelsgeschäft; : Offenes Hub
D# : Distributionszentrum : Offenes Distributionszentrum
Zurückgelegte Entfernung: -23%
Kraftstoffverbrauch: -29%
Durchschnittliche Liefertermin zu lagern: -79%
Maximale Liefertermin zu lagern: -71%

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Die Auswirkung der Nutzung eines Logistiks-Webs,
welche Mobilitäts-und Distributions-Webs integriert
Private Logistiksnetwerke
-42%; -44%
-19%; -27%
Mobilitäts-Web Treibstoff ; Fahrt
-29%; -23%
Mobilitäts-Web + Distributions-Web

+16%; +15%

[Mittelwert; Max]
Liefertermin zu lagern -82%; -74%

-79%; -71%

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Offene Globales Realisations-Web
Physikalische Bewegungen und Lagerung minimieren
durch digitale Übertragung des „Know-Hows“
und möglichst lokale Materialisierung der Produkte
durch das offenes Realisierungs-Web
Das Physikalische Internet soll die wissensbasierte
Dematerialisierung physikalischer Produkte und ihre
Rematerialisierung als physikalische Objekte am Gebrauchsort
umfassend ausnützen
Mit zunehmender Reife
des Physikalisches Internet soll es immer
mehr offene, verteilte und flexible Produktionszentren umfassen
die für die Kunden eine Vielzahl von Produkten
realisieren (erstellen, assemblieren, endfertigen) können
aus digital übertragenen Spezifikationen,
aus lokalen physikalischen Objekte und ggf.
aus kritischen physikalischen Objekten von entfernten Quellen
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Dynamische Externalisierung der Produktrealisierung in Richtung
Zertifizierten Offenen Zentren innerhalb des Realisierungs-Webs
um eine effiziente und agile
Durchführung nahe der Gebrauchspunkt zu ermöglichen
Aktuelle Realisierungsnetzwerk, Alternative Realisierungsnetzwerk, Alternatives Realisierungsnetzwerk,
das um ein integriertes das ein Realisierungs-Web das ein Realisierungs-Web
Herstellungs- u. Montagewerk für das Outsourcing der Montage für das Outsourcing der Herstellung
zentriert ist ausnutzt u. Montage ausnutzt

OA OA OA
OA OA OA OM
OM
OA OA
OA OA
OA OA
OM
M+A OA M OA
OA
OA
OM
OA OA
OA OA OM
OA OA
OA OM OA
OA OA
OA OA
OA OA
Aktuell OM Aktuell
Schnappschuss Schnappschuss

Kunde M+A Fabrikant + Assembler Integration OA Offener Assembler aktuell ausgenutzt OM Offen Fabrikant aktuell ausgenutzt

M Fabrikant OA Offener Assembler aktuell nicht ausgenutzt OM Offen Fabrikant aktuell nicht ausgenutzt

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Eines Supply Webs ausnutzen So kann beispielsweise jeder Lieferant
mit jedem Kunden einen garantierten
Stufe-2 X-Zeitzugänglichkeitsvertrag unterzeichnen
und er hat die Verantwortung
für Produktlieferung, -einsetzung
und -realisierung zu halten
Stufe-1

Supply
Web
Tier-0

Realisations-Web
Kunde hat minimalen Vorrat
Distributions-Web Der Lieferant nutzt seiner Kunden
Jeder Kunde hat Zugang zu einem globalen Pool
von π-zugelassene Lieferanten und umgekehrt Mobilitäts-Web für eine gemeinsame Einsetzung

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Ein Supply Web mit Myriaden von π-zertifizierten Lieferanten,
offene & Globale Zugang, standardisierte Verträge,
offene Monitoring und Lieferantenbewertungen
Multi-abgestuft,
von Rohstoffen
zu Endprodukten

Jede nutzt
die Mobilitäts-,
Distributions- & Realisation Webs aus

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Von Einzelhandlern/Vermietungen
Netzwerken,
die die isolierten Kunden versorgen

Zu den verbundenen Benutzern,
die ein offenes Service-Netzwerk
ausnutzen.
Die Benutzer kaufen Produkte in
geringerem Prozentsatz.
Wenn es notwendig ist,
sie erwerben vielmehr den Zugang
zu der Produktfunktionalität beim
Produkt Eigentümer oder Betreiber
von Verleih-Zentren Von den anderen Logistiks-Web
Bestandteile unterstutz

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Innovation
wird durch
das Physikalische Internet
beeinflusst

Innovation
π-aktivieren

Innovation
π-aktiviert

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Technologische
Innovation Technologies
wird durch das π-aktivieren
Physikalisches Internet
beeinflusst
Technologies
π-aktiviert

Flex Conveyer von KIT/Gebhardt (Kai Furmans)

GridFlow von Auburn Universität (Kevin Gue) Montreuil, B., Meller, R.D., et al., “Designing Facilities for the Physical Internet,” Material
Handling Industry of America, Charlotte, NC, 2010-2012.

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Geschäftsmodellinnovation ist durch
das Physikalisches Internet beeinflusst
Geschäftsmodelle
Innovative Geschäftsmodelle, π-aktivieren
für die Kommerzialisierung
der Angebote π-aktiviert bei verschiedenen Parteien,
Geschäftsmodelle
unter Berücksichtigung der Einkommen,
π-aktiviert
der Verträge, der Verantwortung und Versicherungen
der Beteiligten

Wie werden die potenten π-aktiviert Äquivalente von
Amazon, eBay und Google heißen?

Wie werden sich die Hersteller, Großhändler, Einzelhändler,
Transporteure und Logistik-Versorger so weiterentwickeln,
um das Physikalische Internet optimal einzusetzen?

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Infrastrukturinnovation ist durch
das Physikalische Internet beeinflusst
Infrastrukturen
Die Homogenität des Physikalischen Internet π-aktivieren
bezüglich der π-Container mit ihren gekapselten
Objekten sollte eine bessere Nutzung
der Modes Mitteln ermöglichen Infrastrukturen
und infolgedessen die Kapazitäten der Infrastrukturen π-aktiviert
durch zur Zeit unerreichbare Innovationen vergrößern
indem Standardisierungen, Rationalisierungen und
Automatisierungen intensiv genutzt werden
FoodTubes und CargoCap: Beispiele von z.Z. erwogenen Infrastrukturinitiativen, deren
Durchführungsentwicklungsfähigkeit durch Annäherung an das Physikalische Internet verbessert werden kann

http://www.ilookforwardto.com/2010/12/foodtubes-really-fast-food-delivered-in-a-physical-Internet-of-underground-pipes.html http://www.cargocap.com/content/what-is-cargocap

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Realisierung der Vision

Übergang zu einem weltweiten Physikalischen Internet

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Physikalisches Internet:
Globale, systemische und nachhaltige Vision
einer stimulierenden und prägenden Aktion weltweit
Individuelle Initiativen durch Unternehmen,
Industrien und Regierungen
sind notwendig aber nicht ausreichend
Es besteht die Notwendigkeit
einer makroskopischen, holistischen, systemischen Vision,
die einen einheitlichen, inspirierenden und stimulierenden Rahmen anbietet
Es gibt einen Bedarf für eine kombinierte Menge
globaler und lokaler Initiativen
auf diese Vision hin.
Diese kann aufbauen auf derzeitigen Aktivposten und Projekten,
um vom aktuell global Ineffizient und nicht nachhaltigen
zum gewünschten global Effizient und nachhaltigen
Zustand zu kommen.
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Physikalisches Internet Implementierung
Progressive Installation, Zusammenarbeit und Zertifizierung

Die weitreichende Entwicklung und der Einsatz
des Physikalischen Internet
werden nicht über Nacht in einer Bick-Bang-Logik
sondern eher in einer kontinuierlichen Logik
der Kohabitation und der progressiven Entwicklung erreicht,
angetrieben von Akteuren,
die stufenweise die Physikalischen Internetnormen integrieren
und immer wertvolleren Gebrauch und Nutzung davon machen

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Physikalisches Internet Implementierung
Progressive Installation, Zusammenarbeit und Zertifizierung

 eine sanfte Übergangsphase wird mit Umdenken und Anpassungen
beginnen und dann eher transformative Phasen realisieren
 Das Physikalische Internet könnte sich deshalb allmählich
konstituieren durch mehrstufige Zertifizierung der:
– Protokolle
– Container
– der Bearbeitungs- und Lagerungs-Technologien, Distributionszentren,
Produktionszentren, Bahnstationen, der Häfen, und multimodalen
Hubs
– der Informationssysteme (z.B. für Reservierung, intelligente
Etiketten, Portale)
– der städtischen Zonen und Regionen, der Ländergrenzen

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Zusammenfassung 1/3
Das Physikalische Internet: Ein Instrument um
die großartige Herausforderung der globalen
Logistik-Effizienz und -nachhaltigkeit zu bewältigen
Die Internet-Metapher ausnutzen,
um ein Durchbruchlogistiksystems zu fördern
Eine Verpflichtung zu offenen Universellen Verbindung
von Logistikdienstleistungen und Ressourcen
Eine integrierte, holistische Anstrengung (Angriff),
um eine effizientere und nachhaltige Art und Weise,
wie wir die physikalischen Objekte weltweit
bewegen, lagern, realisieren, ausliefern und verwenden
A hochskalierbaren Coopetition Ansatz

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Zusammenfassung 2/3

Das Physikalische Internet : keine Utopia, kein Big-Bang
Das Physikalische Internet baut auf den Netzwerke-Effekt an.
Es bekommt immer mehr effektive,
wie es mehreren Benutzern versammelt

Es muss eine kritische Masse versammeln,
erst vorhandener Infrastrukturen und Mitteln nutzen,
dann allmählich die Innovation fördern

Wenngleich, es sei letzlich global,
muss es zuerst in den fruchtbaren Gebieten wachsen,
um durch Schlüsselführer von der Industrie,
Regierung und Academia kooperativ gestützt zu werden.

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Zusammenfassung 3/3
Die Internationale Initiative des Physikalischen Internet :
Eine offene Innovation
Mit diesem Manifest und dem Forschungsvorhaben,
wurde einen ersten Schritt in Richtung Erfüllung
der großartigen Herausforderung der globalen Logistik-Effizienz
und -nachhaltigkeit verwirklicht worden
Weit mehr sind erforderlich, um diese Vision auszugestalten
- und noch wichtiger -
um ihr mit realen Initiativen und Projekten Substanz zu verleihen.
Damit entwickeln wir in positiver Art und Weise
unsere gemeinsame Zukunft
Das erfordert einen hohen Grad von Zusammenarbeit
zwischen Hochschulen, Industrie und Regierungen
über Kontinente, Länder und lokale Institutionen hinweg.

Ihre Hilfe ist willkommen
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Fragen und Kommentare sind willkommen
und vor allem Pisten für Kooperationsprojekten

Benoit.Montreuil@cirrelt.ulaval.ca
Mustapha.Lounes@cirrelt.ulaval.ca

www.physicalinternetinitiative.org
Twitter: @physicinternet

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Danksagung

Wir danken Herrn Eckhard Dietz
für die Überarbeitung der deutschen Texte
dieser Präsentation.

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Manifest für ein physikalisches internet ger version 1.11.1 2012-11-19

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