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Rapport open fret mr
 

Rapport open fret mr

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    Rapport open fret mr Rapport open fret mr Document Transcript

    • 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        
    • 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  
    • 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  
    • 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  
    • 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  
    • 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  
    • 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  
    • 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  
    • 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  
    • 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  
    • 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  
    • 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  
    • 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  
    • 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  
    • 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  
    • 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  
    • 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  
    • 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  
    • 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  
    • 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  
    • 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  
    • 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  
    • 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  
    • 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  -­‐  applications  télématiques  pour  le  fret  ferroviaire)  et  VTMIS  (Vessel  Traffic  Management   and   Information   Systems   -­‐   systèmes   de   gestion   et   dinformation   du  trafic  des  navires)  atteste  des  progrès  accomplis  dans  les  autres  modes  de  transport.    Dans   le   transport   routier,   en   revanche,   force   est   de   constater   la   lenteur   du  déploiement  des  STI  censés  faciliter  une  meilleure  gestion  des  infrastructures  et  des  opérations   de   transport.   Une   stratégie   de   déploiement   cohérente   pour   les   STI,  intégrant   les   exigences   particulières   du   transport   routier,   notamment   en   ce   qui  concerne  les  systèmes  de  navigation,  les  tachygraphes  numériques  et  les  systèmes  de  suivi,   pourrait   contribuer   de   manière   notable   à   des   changements   concrets   dans   la  chaîne  logistique.  Cependant,   il   n’existe   pas   un   cadre   européen   commun   pour   l’interconnexion  entre  la  route  et  les  autres  modes  de  transport.    C’est   dans   ce   contexte   que   s’est   développé   le   projet   Freightwise8  (www.freightwise.info)   dont   l’objectif   est   la   fourniture   dun   cadre   pour  linteropérabilité  des  SI  pour  le  transport  des  marchandises  en  Europe.  Ce  système  de  gestion   pour   le   transport   multimodal   intelligent,   est   un   projet   intégré   du   6ème   PCRD  Européen  dont  l’objectif  est  de  consolider  trois  secteurs  liés  au  transport  :   -­‐les  gestionnaires  de  transport:  chargeurs,  transporteurs,  opérateurs  et  agents,   -­‐les   gestionnaires   d’infrastructure   et   de   trafic:   réseaux   ferrés,   routiers,   gestionnaires  de  la  voie  d’eau  et  du  secteur  maritime,   -­‐ les   administrations:   douanes,   régulateurs   notamment   pour   les   matières   dangereuses  et  la  sécurité.  Clairement   ce   projet   cherche   à   soutenir   le   transfert   de   marchandises   de   la   route   vers  le   transport   multimodal   (route,   rail,   voie   d’eau   et   cabotage   maritime)   et   de   rendre  plus  efficaces  les  opérations  de  transport.  Les  promoteurs  de  ce  projet  (Källström  et  al.,  2003)  ont  fait  l’hypothèse  que  ces  objectifs  seront  atteints  en  améliorant  la  gestion  du   transport   ainsi   qu’en   facilitant   l’accès   à   l’information   et   à   sa   circulation   entre   tous  les  acteurs  de  la  chaine  de  transport,  qu’ils  soient  publics  ou  privés,  grands  ou  petits  et  quels  que  soient  les  secteurs  d’activité  et  les  modes  de  transport.  Bien  que  l’échéance  de  ce  projet  soit  en  avril  2010,  il  est  difficile  aujourd’hui  de  tirer  des   enseignements   de   «  Freightwise   Framework  »,   à   savoir,   une   architecture  générique   de   gestion   de   transport   multimodal,   a   priori,   basée   sur   les   résultats   de  projets   Européens   de   R&D   antérieurs   ainsi   que   sur   les   travaux   réalisés   par   différents  pays   au   travers   de   démonstrateurs.   Cette   architecture   cadre   présente   les   relations  entre   les   transport   users,   les   transport   service   providers,   les   transport   regulators   et   les                                                                                                                  8     Le   consortium   de   ce   projet   est   constitué   de   55   participants   dans   14   pays   avec   9  démonstrateurs.  Mines  ParisTech,  EPFL  -­‐  TRACE,  Université  Laval  –  CIRRELT           25  
    • OpenFret  :  contribution  à  la  conceptualisation  et  à  la  réalisation  d’un  hub  rail  route  de  l’Internet  Physique    traffic  managers  mais  sans  préciser  réellement  ce  qui  en  fait  une  innovation  majeure  du   transport   marchandise   en   Europe   et   surtout   ce   qui   démarque   cette   architecture  d’une   bourse   en   ligne   du   fret  !   Par   ailleurs,   l’aspect   physique   de   l’interconnexion  fondamentale  dans  l’économie  du  transport  n’est  pas  traité  dans  ce  projet.    Partant   du   constat   que   la   plupart   des   biens   sont   encore   mouvementés   sans   un  support   d’information   pertinent,   entrainant   ainsi   des   processus   inefficaces   et   une  information   déficiente   entre   les   acteurs   de   la   supply   chain,   des   recherches   ont   été  entreprises  au  niveau  du  concept  de  marchandises  «  intelligentes  »  dans  le  cadre  du  projet   Euridice   (www.euridice-­‐project.eu).   Les   enjeux   liés   à   ce   projet   sont   la  possibilité  pour  les  marchandises  de  s’identifier  par  elle-­‐même,  d’être  détectées  quel  que  soit  le  contexte,  de  suivre  son  état,  de  reconstituer  son  itinéraire  et,  pourquoi  pas,  de  générer  son  propre  comportement.  Aujourd’hui   peu   de   personnes   s’intéressent   vraiment   à   «  l’intelligence  »   de   la  marchandise,  parce  que  les  opérateurs  ont  déjà  toutes  les  données  dont  ils  ont  besoin.  L’intérêt  essentiel  est  donc  la  traçabilité.  Le  besoin  de  traçabilité  est  le  plus  fort  chez  le  propriétaire  de  la  marchandise  (celui  qui  la  reçoit  en  définitive,  pour  l’utiliser  ou  la  transformer).  Il  décroît  sensiblement  selon  la  suite  suivante  :  logisticiens  (évaluation  de   la   chaîne   de   transport),   Autorités   (reconstitution   ponctuelle),   transporteurs,  opérateurs  de  terminaux  (la  marchandise  ne  fait  que  passer).  Cependant,  c’est  aussi  dans   les   terminaux   qu’elle   se   perd   ou   qu’elle   se   vole.   D’où   l’expérience   menée   à  Trieste   de   détection   de   conteneurs   et   de   marchandises   par   RFID.     Dans   le   cadre   de   ce  projet,  les  promoteurs  de  ce  projet  rappellent  que  malgré  le  développement  des  TIC,  62%   des   informations   sont   encore   traitées   à   la   main   et   50%   sont   traitées   par   le  téléphone  ou  par  mail.  Cela  montre  les  marges  de  progrès  possibles.    On  doit  donc  noter  que  malgré  le  développement  de  beaucoup  d’initiatives  originales,  il  reste  donc  beaucoup  de  travaux  à  mener  afin  de  définir  une  normalisation  relative  aux   flux   dinformations   afin   de   garantir   lintégration   et   linteropérabilité   des   modes  au   niveau   des   données   et   détablir   une   architecture   de   données   ouverte   et   robuste  dédiée   aux   besoins   de   la   logistique.   C’est-­‐à-­‐dire   dans   la   plupart   des   activités  logistiques  au  niveau  de  l’unité  logistique  (le  conteneur  ou  autre),  et  non  au  niveau  de  la   marchandise,   et   pour   une   finalité   d’amélioration   de   la   logistique  :   son  interopérabilité.    2.4 Place  de  l’Internet  Physique  au  sein  de  la  logistique  actuelle  et  future  2.4.1 Tendances  actuelles  en  Europe  dans  le  domaine  de  la  logistique  On   constate   un   certain   nombre   de   tendances,   dont   certaines   sont   contradictoires.  D’une  part,  on  assiste  à  une  centralisation  de  l’organisation  de  la  logistique  dans  les  centres   de   distribution   européens   et   régionaux,   et,   d’autre   part,   on   voit   apparaître  une   décentralisation   à   la   suite   de   la   saturation   du   réseau   routier   européen,   pour  permettre   aux   entrepôts   locaux   ou   aux   entreposages   tampons   de   répondre  rapidement   aux   exigences   de   la   clientèle.   Une   autre   tendance   nette   est  l’externalisation  des  activités  logistiques,  sous  la  forme  de  l’achat,  par  les  expéditeurs,  de   services   logistiques   multifonctionnels   à   des   fournisseurs   de   services   extérieurs  Mines  ParisTech,  EPFL  -­‐  TRACE,  Université  Laval  –  CIRRELT           26  
    • OpenFret  :  contribution  à  la  conceptualisation  et  à  la  réalisation  d’un  hub  rail  route  de  l’Internet  Physique    (tels   que   des   fournisseurs   de   logistique   externalisée).   Au   cours   des   dernières   années,  cette   coopération   entre   expéditeurs   et   fournisseurs   de   services   s’est   inscrite  davantage   dans   le   long   terme,   et   a   été   combinée   à   un   niveau   dintégration   élevé   dans  les   structures   dorganisation   et   linformatique.   En   outre,   lorsqu’elles   optimisent   leurs  chaînes   dapprovisionnement,   les   entreprises   de   l’UE   reconnaissent   de   plus   en   plus  qu’il   existe   des   alternatives   concurrentielles   aux   transports   routiers.   Les   grands  transporteurs,   par   exemple,   fournissent   des   services   logistiques   globaux   intégrant  plusieurs  modes,  car  cela  leur  procure  un  avantage  de  coût  concurrentiel.    Les   décisions   logistiques   sont   également   influencées   par   d’autres   facteurs,   parmi  lesquels   on   peut   citer   des   considérations   environnementales,   telles   que   la  consommation   énergétique   et   les   émissions   de   gaz   à   effet   de   serre,   la   sécurité   de  l’approvisionnement  énergétique  et  la  localisation  des  entreprises.  Tous  ces  facteurs  ont   des   effets   considérables   qui   vont   au-­‐delà   des   transports   eux-­‐mêmes,   par   exemple  sur   le   plan   des   investissements,   de   lemploi   et   de   lutilisation   des   terres  (European  Commission,  2006).    La   logistique   est   donc   prise   dans   un   mouvement   d’externalisation   mais   sur   des  schémas   qui   restent   encore   largement   à   définir   compte   tenu   des   contradictions  pointées  et  des  incertitudes  sur  l’avenir.  2.4.2 Evolution  du  besoin  logistique  :  leçons  des  exercices  de  prospective  La  question  de  l’évolution  du  besoin  en  logistique  est  une  question  centrale  pour  les  décideurs   publics   pour   des   décisions   d’investissement   en   infrastructure   ou   en  recherche   et   sur   le   plan   de   la   législation   et   de   la   réglementation.   Il   existe   donc  plusieurs  travaux  au  niveau  français  qui  explorent  les  futurs  possibles  du  fret.  Un   premier   travail   a   été   réalisé   au   CRET-­‐LOG   «  Quel(s)   futur(s)   pour   quelles  organisations   logistiques   ?   PROSPECT  »   (Colin   and   Bardin,   2007).   Celui-­‐ci   part   de  méthodes   d’enquêtes   pour   établir   des   contextes   sociaux   qui   servent   de   cahier   des  charges   à   la   logistique.   Ce   cahier   des   charges   montre   un   antagonisme   entre   une  demande   de   proximité   (magasin   ou   domicile)   qui   remet   en   cause   les   solutions  actuelles   de   massification   et   un   contexte   économique   associé   à   une   pression  environnementale.   Ce   rapport   s’il   ne   remet   pas   en   cause   la   poursuite   de  l’externalisation  de  la  logistique  indique  également  les  limites  de  la  coopération  des  donneurs  d’ordres  avec  les  prestataires  plus  qualifiées  de  coopérations  locales  que  de  stratégies  collectives.  Ce  rapport  pointe  donc  un  oxymoron  majeur  pour  la  logistique  dans   les   25   années   à   venir   et   fournit   quelques   pistes   pour   «  desserrer   l’étau  »  :   la  renégociation  du  compromis  prix  service  à  la  baisse  et  une  ségrégation  des  flux  avec  des  logiques  différentes  (local,  grand  import)  et  (produit  service,  moindre  coût).  Un  second  travail  résulte  d’un  groupe  d’Experts  mandaté  par  le  PREDIT,  programme  de  recherche  du  Ministère  de  lécologie,  de  lénergie,  du  développement  durable  et  de  laménagement   du   territoire.   Ce   rapport   «  Perspectives   Fret   2030  »   explore   un  horizon   à   la   fois   proche   mais   pour   lequel   des   changements   structurels   deviennent  possibles  (Duong  and  Savy,  2008).    Mines  ParisTech,  EPFL  -­‐  TRACE,  Université  Laval  –  CIRRELT           27  
    • OpenFret  :  contribution  à  la  conceptualisation  et  à  la  réalisation  d’un  hub  rail  route  de  l’Internet  Physique    Ce   rapport   s’intéresse   finalement   à   deux   hypothèses   pour   deux   grandes   variables   qui  croisées   fournissent   quatre   scénarios   2030   en   plus   du   prolongement   tendanciel   à  2025.   La   première   variable   concerne   la   croissance   de   la   demande   en   transport   et   fait  l’hypothèse   de   son   couplage   à   la   croissance   économique   (S1   et   S2)   ou   non   (S3   et   S4).  La   seconde   variable   concerne   le   mode   de   régulation   de   l’activité,   soit   minimal   par  l’économie   et   les   innovations   technologiques   adoptés   «  spontanément  »   (S1   et   S3),  soit   fort   pour   favoriser   un   report   modal   (S2   et   S4).   Les   quatre   scénarios   qui   en  découlent   (S1   «  firme   mondiale  »,   S2   «  régulation   par   l’économie  »,   S3   «  petites  Europes  »   et   S4   «  Peak   Oil  »)   s’inscrivent   naturellement   dans   des   contextes  industriels,  technologiques,  sociaux  et  économiques  contrastés  mais  tous  montrent  :   -­‐ une  croissance  forte  du  trafic  fret  total  de  314  Gt.km  (2002)  à  [419,469]  Gt.km   (2030)  ;   -­‐ des   reports   modaux   difficiles   et   au   cœur   des   enjeux   avec   une   part   fluviale  marginale  et  une  part  ferroviaire  entre  11%  et  23%  ;   -­‐ des   restructurations   de   schémas   logistiques   majeurs   induits   par   le   contexte   et   les  hypothèses  testées.  Les   auteurs   de   ce   rapport,   s’ils   s’inscrivent   en   grande   partie   dans   les   leviers  mentionnés   (restructuration   des   réseaux,   impact   des   technologies   de   l’information,  localisation   des   activités,   régulations,   etc.)   souhaitent   néanmoins   indiquer   que   la  performance   actuelle   est   atteinte   malgré   un   faible   rendement   du   système,   ce   qui  implique   qu’un   changement   d’organisation   permettrait   d’améliorer   le   rendement   et  de   découpler   les   services   logistiques   rendus   du   travail   fourni   (Gt.km)   et   ainsi  proposer  une  perspective  pour  dépasser  l’oxymore  pointé  dans  le  rapport  PROSPECT.  C’est  cette  perspective  qui  est  ici  explorée  ainsi  que,  très  succinctement,  la  phase  de  transition.  2.4.3 Un  scénario  de  substitution  progressive  en  plusieurs  phases  La   courte   description   de   la   situation   actuelle   montre   en   fait   de   très   nombreuses  initiatives   intéressantes   qui   traitent   la   logistique   de   différentes   manières   et   depuis  des  points  de  départ  distincts.  Par   rapport   à   ces   initiatives,   l’Internet   Physique   peut   apparaître   comme   une  innovation  en  rupture  dont  la  mise  en  place  pourrait  être  problématique  ou  lointaine.  Ici  encore  le  déploiement  de  l’Internet  fourni  un  cadre.  En  effet,  l’Internet  s’est  créé  sur  des  infrastructures  existantes  et  en  substitution  de  modes  de  télécommunication  de  données  existants  en  apportant  une  solution  robuste  puis  des  services  innovants.  Dans  le  cas  de  l’Internet  Physique,  il  est  visé  un  cadre  intégrateur  dans  lequel  on  peut  imaginer  trois  phases  non  disjointes  de  diffusion  progressive.   1. Utilisation   au   mieux   des   infrastructures   existantes  :   par   sa   capacité   à   consolider  des  flux  et  à  les  router  sur  des  moyens  adaptés  (camion  ou  train),   les  utilisateurs  de  l’Internet  Physique  pourraient  bénéficier  d’une  efficacité  de   transport   sur   des   axes   donnés.   En   dehors   de   ces   axes,   la   logistique   traditionnelle   peut   reprendre   les   flux   de   la   même   manière   qu’une   marchandise  conteneurisée  pour  un  transport  sur  un  porte  conteneur  ;  Mines  ParisTech,  EPFL  -­‐  TRACE,  Université  Laval  –  CIRRELT           28  
    • OpenFret  :  contribution  à  la  conceptualisation  et  à  la  réalisation  d’un  hub  rail  route  de  l’Internet  Physique       2. Coopération   et   interfaçage   avec   les   solutions   traditionnelles  :   de   la   même   manière   que   les   conteneurs   maritimes   peuvent   être   utilisés   pour   des   transports   terrestres   jusqu’à   des   usines   ou   des   centres   de   distribution.   Les   conteneurs   de   l’Internet   Physique   pourraient   localement   utiliser   des   moyens   ou   des   prestataires   traditionnels   pour   une   partie   de   leur   acheminement   afin   de  commencer  à  assurer  des  services  de  bout  en  bout.     3. Ouverture  de  nouveaux  services  :  une  fois  que  l’interconnexion  des  réseaux  est   suffisante,  on  peut  imaginer  la  mise  en  place  de  services  innovants  :   - La  conteneurisation  permet  ainsi  leur  stockage  dans  des  lieux  non  dédiés  à   une  entreprise  permettant  des  déploiements  de  produits  vers  les  clients  de   manière  inédite  tant  en  terme  de  stockage  que  de  manipulation  ou  de  mise   à  disposition  des  clients  ;   - La   conteneurisation   et   le   développement   d’interfaces   spécifiques   permettraient   ainsi   de   ne   transporter   que   des   éléments   essentiels   du   produit   qui   pourrait   ainsi   être   constitué   au   plus   près   du   consommateur   tout  en  garantissant  l’intégrité  du  produit  et  les  droits  du  fabriquant  de  ses   éléments   essentiels.   Les   solutions   de   différentiation   retardée,   de   co-­‐ packing,   ou   de   co-­‐manufacturing   trouveraient   alors   dans   l’Internet   Physique  des  supports  de  développement  inédits  ;   - La   standardisation   des   conteneurs   associée   à   l’idée   de   mieux   utiliser   les   moyens  de  transport,  en  premier  lieu  la  voiture,  peut  ici  encore  donner  des   perspectives   à   des   initiatives   aujourd’hui   difficiles   à   mettre   en   œuvre   comme   le   transport   de   marchandises   dans   des   voitures   de   particuliers   (Carpool,  2009).  Le   plus   probable   est   néanmoins   que   des   innovations   non   envisageables   à   ce   jour  naissent   du   fait   du   changement   de   paradigme,   tout   comme   le   web,   le   clavardage,   le  streaming,  les  réseaux  sociaux,  etc.  n’étaient  pas  véritablement  prévus  ni  anticipés.    Mines  ParisTech,  EPFL  -­‐  TRACE,  Université  Laval  –  CIRRELT           29  
    • OpenFret  :  contribution  à  la  conceptualisation  et  à  la  réalisation  d’un  hub  rail  route  de  l’Internet  Physique    3 Le  concept  de  l’Internet  Physique  Afin  d’exploiter  au  mieux  la  métaphore,  nous  commencerons  par  revenir  sur  ce  qu’a  été  le  développement  de  l’Internet  et  comment  s’est  déroulée  la  mise  en  œuvre  de  la  commutation  de  paquet  TCP/IP.    Cette   partie   nous   permettra   alors   d’aborder   la   structuration   des   réseaux  d’information  et  de  faire  un  parallèle  avec  les  réseaux  de  prestations  logistiques  et  la  forme   que   ces   réseaux   pourraient   prendre   dans   le   cadre   de   l’Internet   Physique.   Cette  structuration  topologique  n’est  pas  la  seule  manière  de  représenter  et  de  structurer  les   réseaux,   la   seconde   correspond   à   la   structuration   en   couche   des   services,   aussi  connu   sous   le   nom   de   modèle   OSI.   Son   pendant   sera   développé   ici   pour   l’Internet  Physique.    Après   ces   vues   topologiques   et   fonctionnelles   de   l’Internet   Physique   nous  développeront   de   manière   plus   conceptuelle,   les   principes   fondateurs   et  d’organisation   de   l’Internet   Physique.   Ces   principes   visent   à   orienter   la   suite   de   la  conception  de  l’Internet  Physique  et  cela  constituera  notre  troisième  partie.      Enfin,   avant   de   nous   intéresser   au   chapitre   4   aux   constituants   de   l’Internet   Physique,  nous  regarderons  les  limites  de  cette  métaphore  car  le  fret  ne  peut  pas  être  assimilé  à  une  donnée.    3.1 Présentation  de  la  métaphore  :  retour  sur  l’histoire  d’Internet  3.1.1 La  trajectoire  technologique  Internet  Internet  est  un  cas  exemplaire  de  la  diffusion  «  spontanée  »  d’une  innovation  dans  un  environnement   extrêmement   sélectif.   Dans   ce   cadre,   cette   innovation   était   à   l’époque  en   rupture   avec   les   méthodologies   de   l’industrie   du   téléphone,   notamment   en  considérant  les  informations  sous  forme  de  datagrammes  qui  utilisent  des  protocoles  comme   TCP/IP,   dans   un   environnement   sélectif   qui   se   résume   à   un   grand   nombre   de  réseaux   locaux   (Local   Area   Networks  ou   LAN)   interconnectés   et   d’ordinateurs  personnels  exploitant  ces  réseaux  locaux  et  leur  interconnexion.    Durant  les  années  80  et  90,  plusieurs  technologies  ont  tenté  de  capturer  l’explosion  du   marché   des   réseaux   d’interconnexion.   Or,   c’est   l’expérience   originale   ARPA  d’architecture  de  réseau  de  données,  qui,  sans  étude  de  marché  ni  plan  d’affaires,  est  devenue  de  facto  la  solution  à  l’interconnexion  comme  le  montre  le  succès  Internet.  Kavassalis,   Solomon   et   Benghozi   considèrent   l’architecture   réseau   ARPA   comme   un  nouveau   modèle   d’apprentissage   pour   les   infrastructures   de   communication  (Kavassalis   et   al.,   1996).   En   fait,   ARPA   représente   une   approche   de   résolution   de  problème  totalement  nouvelle,  structurée  autour  de  deux  concepts  clés.    Premièrement,   le   modèle   ARPAnet     a   développé   une   technique   d’utilisation   en  multiplexe   de   réseaux   interconnectés   existants.   Auparavant,   les   applications  allaient   d’un   point   à   un   autre   point,   ARPAnet   permet   d’aller   d’un   point   à   une  Mines  ParisTech,  EPFL  -­‐  TRACE,  Université  Laval  –  CIRRELT           30  
    • OpenFret  :  contribution  à  la  conceptualisation  et  à  la  réalisation  d’un  hub  rail  route  de  l’Internet  Physique    multitude  d’autres  points.  Le  modèle  ARPA  représente  une  distinction  radicale  du  concept  d’intégration  et  d’application  sur  une  même  infrastructure  physique.  C’est  de  cette  hypothèse  que  le  protocole  IP  (Internet  Protocol)  a  émergé.  Ce  protocole  permet  d’adresser   sur   des   réseaux   interconnectés   un   datagramme   sur   lequel   plusieurs  services  peuvent  s’appuyer,  en  ce  sens  c’est  une  méthode  uniforme.  Pour  simplifier  ce  propos,  il  faut  comprendre  que  les  opérateurs  de  télécommunication  voulaient  faire  voyager  sur  un  même  support  plusieurs  services  avec  leurs  propres  protocoles.  Alors  que  les  technologies  IP  font  voyager  tous  les  services  sur  le  même  protocole.    Le   deuxième   concept   clé   d’ARPA   réside   dans   le   fait   que   le   réseau   doit   continuer   à  fournir  des  services  de  communication  malgré  les  interruptions  de  lignes.  Cette  vision  du  réseau  implique  que  les  informations  soient  rassemblées  au  niveau  du  point  d’arrivée.  Il  n’y  a  plus  de  ce  fait  la  nécessité  de  stocker  les  informations  sur  un  serveur   centralisé   pour   les   répliquer   par   la   suite   au   niveau   des   utilisateurs.  Techniquement,   le   datagramme   IP   garantit   la   survie   pendant   la   transmission,   alors  que   le   protocole   TCP   (Transmission   Control   Protocol)   gère   la   fiabilité   des  informations  et  les  caractéristiques  de  délai.  Ainsi  TCP  et  IP  sont  contenus  sur  deux  couches   différentes.   TCP   représente   la   base   sur   laquelle   les   multiples   applications  (FTP,   e-­‐mail,   etc.)   sont   construites   à   partir   d’algorithmes   et   IP   est   la   couche  supérieure  qui  permet  le  transit  des  informations.  C’est   ainsi   qu’en   janvier   1983,   l’approche   protocolaire   TCP/IP   est   adoptée   comme   un  standard   pour   ARPANET.   En   1988,   le   NSFNET   voit   le   jour   et   utilise   aussi   la   suite  TCP/IP.  A  ce  moment  une  masse  critique  est  atteinte  et  Internet  émerge  en  tant  que    «  réseau   des   réseaux  ».   LInternet,   tel   que   l’on   connaît   aujourd’hui,   a   reposé   à   ses  débuts  sur  une  juxtaposition  de  réseaux  de  niveaux  différents  :   - Des   réseaux   continentaux   servant   de   support   à   tous   les   autres   réseaux   (Ebone   et  Europanet  pour  lEurope,  MCInet,  SPRINTlink,  ANSnet-­‐AOL  et  CERFnet  aux   Etats-­‐Unis).   Linterconnexion   des   différents   réseaux   supranationaux   se   fait,   soit   grâce   à     des   organismes   chargés   de   mettre   en   œuvre   léchange   de   trafic   entre   grands   réseaux   (Global   Internet   eXchange   -­‐   GIX),   soit   directement,   par   des  accords  déchange  direct  entre  opérateurs.  Une  telle  démarche  permet  une   croissance  de  «  proche  en  proche  »,  souple  et  décentralisée  ;   - Des   réseaux   de   desserte   ayant   leur   propre   dynamique   de   développement,   pouvant   eux-­‐mêmes   être   organisés   en   plusieurs   strates   :   par   exemple   Renater   en  France  et  sa  vingtaine  de  réseaux  régionaux,  ou  les  réseaux  de  fournisseurs   daccès   internationaux,   tel   Oléane,   qui   opérait   sa   propre   liaison   transatlantique   et   raccordait   lui-­‐même   ses   différentes   plates-­‐formes   daccès   européennes  par  liaisons  spécialisées  ;   - Des  fournisseurs  daccès  régionaux  qui  desservent  leurs  abonnés  au  moyen  de   plates-­‐formes   daccès   reliées   aux   réseaux   téléphoniques   locaux,   interconnectées  à  lInternet  à  travers  des  réseaux  régionaux,  voire  leur  propre   réseau  ;   - des   réseaux   fermés,   internes   ou   propriétaires,   donnant   laccès   à   lInternet   à   leurs  abonnés  (services  en  ligne  du  type  America  on  Line  ou  Compuserve),  ou   fonctionnant  sur  la  base  des  outils  de  compatibilité  de  lInternet  («  Intranet  »   dune   entreprise,   accompagné   éventuellement   dune   passerelle   sécurisée  Mines  ParisTech,  EPFL  -­‐  TRACE,  Université  Laval  –  CIRRELT           31  
    • OpenFret  :  contribution  à  la  conceptualisation  et  à  la  réalisation  d’un  hub  rail  route  de  l’Internet  Physique     (firewall)   vers   lInternet)   ;   ces   réseaux   ne   font   pas   partie   intégrante   de   l’Internet,   dans   la   mesure   où   leur   interconnexion   ne   conduit   pas   nécessairement  à  acheminer  le  trafic  général  du  réseau.  En  définitive,  la  structure  du  réseau  Internet  est  décentralisée,  très  répartie,  et  lon  a  pu  ainsi  le  dénommer  "  le  Réseau  des  réseaux"  ;  les  différents  acteurs  interagissent  en  permanence  pour  gérer  la  croissance  du  trafic  de  façon  optimale  et  utiliser  au  mieux  les  ressources  du  réseau.    3.1.2 Une  nouvelle  logique  de  communication  :  les  réseaux  IP  A   ce   stade,   face   à   cette   nouvelle   approche   de   réseau,   il   est   important   de   présenter   les  logiques   de   transport   de   linformation   que   sont   les   protocoles,   les   adresses   et   les  noms.  Le   fondement   de   lInternet   est   un   langage   de   communication   numérique   (TCP/IP:  Transmission   Control   Protocol   over   Internet   Protocol)   capable   de   faire   passer   sur  tout   type   de   réseau   des   données   numériques,   dun   envoyeur   identifié   vers   un  destinataire  identifié.    LInternet   est   constitué   dun   ensemble   de   liaisons   (réseaux   téléphoniques,   réseaux   et  liaisons   spécialisés   par   fil,   par   fibre   optique   ou   par   satellite),   de   nœuds   et   de   réseaux,  qui   constituent   un   maillage   mondial   par   lequel   transitent   les   communications   entre  les  points  terminaux.  Lorsquune   communication   est   établie   entre   deux   points,   le   message   numérique   à  transférer  est  découpé  en  paquets  avant  dêtre  envoyé  sur  le  réseau  ;  chaque  paquet  y  transite   de   façon   autonome,   mais   porte   ladresse   au   format   IP   du   destinataire,   et   à  chaque   nœud,   un   routeur   lit   la   destination   et   le   retransmet   sur   les   liaisons   qui   le  rapprochent  de  la  destination  finale.    Ces   routeurs   se   réfèrent   aux   tables   de   routage   quils   mettent   régulièrement   à   jour  entre  eux  sur  le  réseau  et  à  la  connaissance  instantanée   quils  peuvent  avoir  de  létat  du   réseau   et   des   liaisons   qui   le   composent.   Ainsi,   deux   paquets   successifs   peuvent  emprunter   deux   chemins   différents   selon   les   variations   de   létat   du   trafic   et   des  liaisons   (rupture   ou   saturation   dune   liaison,   etc.)   ;   le   message   est   reconstitué   chez   le  destinataire  à  partir  du  réassemblage  des  paquets  reçus.  Cest   là   la   principale   différence   entre   les   communications   sur   lInternet   et   les  communications   téléphoniques   classiques   :   pour   ces   dernières,   le   réseau  téléphonique   établit,   après   que   lutilisateur   ait   tapé   le   numéro   du   destinataire,   une  liaison   permanente   qui   restera   active   jusquau   raccroché   de   lune   des   deux  extrémités.  Ceci  garantit  une  communication  en  temps  réel,  si  lon  oublie  les  retards  apportés   par   les   éventuels   tronçons   satellitaires,   mais   la   ressource   nest   pas  utilisée   de   manière   optimale,   puisque   la   consommation   est   la   même   quelle   que  soit  la  densité  dinformation  véhiculée.    Sur   lInternet   en   revanche,   la   communication   va   emprunter   une   succession   de  liaisons   dont   aucune   nest   réservée   au   début   de   la   communication   (à   lexception  Mines  ParisTech,  EPFL  -­‐  TRACE,  Université  Laval  –  CIRRELT           32  
    • OpenFret  :  contribution  à  la  conceptualisation  et  à  la  réalisation  d’un  hub  rail  route  de  l’Internet  Physique    éventuellement   de   lappel   téléphonique   entre   labonné   et   le   fournisseur   daccès).  Chaque  paquet  est  envoyé  au  nœud  suivant  en  prenant  place  dans  une  file  dattente  qui  reçoit  tous  les  paquets  devant  suivre  la  même  direction.  La  figure  1  présente  ce  mécanisme  de  fonctionnement  assez  simple,  qui  doit  être  adapté  aux  communications  qui  requièrent  du  temps  réel  (téléphone,  vidéo  en  ligne).  Les  évolutions  futures  des  protocoles   TCP/IP   seront   à   même   d’intégrer   des   mécanismes   de   réservation   de  capacité  et  de  priorité  pour  ces  nouveaux  services  (protocole  IPV6).     Figure  2  :  mécanisme  de  la  commutation  par  paquets  De   plus,   si   lenvoyeur   et   le   destinataire   connaissent   a   priori   le   point   de   départ   et   le  point  darrivée  du  message,  et  éventuellement  le  premier  point  daccès  au  réseau,  ils  ne   connaissent   pas   le   chemin   emprunté,   car   les   paquets   de   données   nen   gardent   pas  la  mémoire.  Certes,  il  existe  des  logiciels  permettant  de  connaître  la  route  suivie  par  des  paquets,  mais  ils  nécessitent  une  mise  en  œuvre  spécifique.    Inversement,   les   seuls   points   par   lesquels   transite   nécessairement   lintégralité   du  contenu   dun   message,   en   dehors   des   points   terminaux,   sont   les   points   daccès   des  usagers  au  réseau,  la  plate-­‐forme  dinterconnexion  du  fournisseur  daccès.    Les  machines  qui  se  connectent  au  réseau  Internet  ont  une  adresse  IP  qui  peut  être  permanente,   ou   bien   une   adresse   IP   attribuée     par   le   fournisseur   daccès   pour   la  durée   de   la   session   de   raccordement.   Dans   ce   dernier   cas,   la   traçabilité   de   la  connexion  sarrête  chez  le  fournisseur  daccès,  mais  ce  dernier  sait  qui  il  raccorde.  Alors  que  la  révolution  du  numérique  sest  faite  sans  pour  autant  saccorder  sur  une  seule   et   même   norme   de   transmission.   Ainsi,   bien   que   relevant   de   la   transmission  numérique,  un  téléphone  GSM,  un  lecteur  CD  ou  une  chaîne  de  télévision  ont  peu  de  points  communs.  Lavènement  du  réseau  Internet  et  de  ses  protocoles,  le  TCP/IP  et  le  HTTP  permet  pour  la  première  fois  dobserver,  sur  un  même  réseau,  la  coexistence  de  la  téléphonie,  de  la  transmission  dimage  et  de  données.    De   ce   fait,   il   représente   une   matérialisation   du   terme   de   convergence,   utilisé  aujourd’hui,   pour   désigner   le   rapprochement   des   industries   des   télécommunications,  de   laudiovisuel   et   de   linformatique.   Même   s’il   est   assez   difficile   d’en   trouver   une  Mines  ParisTech,  EPFL  -­‐  TRACE,  Université  Laval  –  CIRRELT           33  
    • OpenFret  :  contribution  à  la  conceptualisation  et  à  la  réalisation  d’un  hub  rail  route  de  l’Internet  Physique    définition   exacte,   au   point   que   lon   peut   se   demander   s’il   nexiste   pas   différents  niveaux  de  convergence.    Ce   rapprochement   de   services   ou   de   plateformes   autour   de   la   transmission   dun  signal   numérique   entraîne   nécessairement   un   rapprochement   des   industries,   des  usages,   et   des   réseaux.   L’Internet   est   le   moteur   principal   et   symbolique   de   la  convergence.    3.2 Structuration  des  réseaux  logistiques  Au   niveau   de   la   logistique,   et   bien   que   peu   visible,   la   structure   des   réseaux   joue   aussi  un  rôle  fondamental  sur  la  performance  et  les  services  qui  pourront  y  être  associés.    Pour   analyser   les   réseaux   logistiques,   il   est   intéressant   de   revenir   aux   réseaux   de  données  et  à  leur  classification  suivant  le  type  de  liaison  entre  les  hôtes  :  en  boucle,  en  étoile,  maillé,…       Figure  3  :  comparaison  des  topologies  des  réseaux  téléphoniques  à  gauche  et   d’Internet  à  droite  d’après  (Tanenbaum,  2003)  Cette   structuration   offre   une   approche   pour   examiner   comment   sont   structurés   les  réseaux  de  prestations  logistiques.  En  particulier,  il  est  intéressant  de  constater  que  la   structuration   des   services   logistiques   de   bout   en   bout   de   type   messagerie   ou  intégrateur  (FedEx,  DHL,  La  Poste,…)  repose  sur  une  topologie  de  réseau  proche  des  réseaux  commutés  en  étoile,  à  la  grande  différence  des  réseaux  maillés.    3.2.1 Topologies  actuelles  des  réseaux  de  prestations  logistiques  Nous   distinguerons   ici   quatre   types   de   topologie   de   réseaux  :   prestation   classique  (fournisseur   vers   clients   par   exemple),   messagerie   ou   express,   mutualisation   et  Internet  Physique.  3.2.1.1 La  prestation  logistique  classique  Les   prestations   logistiques   sont   des   opérations   réalisées   pour   un   client   à   partir   d’une  ou  plusieurs  plateformes  logistiques  (entrepôt,  cross  dock  ou  centre  de  distribution)  Mines  ParisTech,  EPFL  -­‐  TRACE,  Université  Laval  –  CIRRELT           34  
    • OpenFret  :  contribution  à  la  conceptualisation  et  à  la  réalisation  d’un  hub  rail  route  de  l’Internet  Physique    vers  des  clients  finaux  ou  d’autres  plateformes  logistiques.  Même  si  celles-­‐ci  sont  très  fréquemment   confiées   à   des   prestataires   (3PL),   ces   opérations   sont   quasi  systématiquement   réalisées   indépendamment   des   autres.   La   Figure   4   donne   deux  exemples   de   telles   prestations   chacune   entre   un   entrepôt   industriel   et   un   ensemble  de  centres  de  distribution  de  leurs  clients  de  la  grande  distribution.  En  prolongement  les   mêmes   schémas   existent   en   amont   depuis   les   usines   ou   localement   en   aval   vers  les  magasins.       Figure  4:  exemple  de  deux  prestations  de  produits  d’épicerie  pour  la  grande   distribution  exécutées  indépendamment  bien  que  touchant  des  clients  communs    Si   l’on   superpose   les   prestations   de   quelques   fournisseurs   importants,   on   obtient   la  vue   des   flux   représentés   par   Figure   5.   Outre   l’aspect   complètement   enchevêtré   des  flux  de  prestations,  on  remarque  néanmoins  qu’il  existe  de  nombreux  flux  qui  suivent  des   voies   extrêmement   proches   bien   qu’appartenant   à   des   prestations  indépendantes.   Pour   des   flux   de   ce   type   Mc   Kinnon   a   montré   que   les   taux   de  remplissage  des  camions  sont  de  l’ordre  de  69%  de  la  surface  sol  soit  53%  du  poids  admissible   (McKinnon   et   al.,   2003).   Ces   résultats   s’expliquent   à   la   fois   par   les  exigences   des   clients   en   terme   de   fréquences   de   livraison   mais   également   par   le  caractère  très  fragmenté  des  opérations  logistiques  excluant  toute  consolidation.      Mines  ParisTech,  EPFL  -­‐  TRACE,  Université  Laval  –  CIRRELT           35  
    • OpenFret  :  contribution  à  la  conceptualisation  et  à  la  réalisation  d’un  hub  rail  route  de  l’Internet  Physique     Figure  5  :  superposition  d’un  ensemble  de  prestations  (non  exhaustif)  de  produits   d’épicerie  pour  la  grande  distribution  L’extension  du  réseau  à  l’amont  et  à  l’aval  montrerait  également  des  trajets  avec  des  détours   significatifs   pour   une   part   majeure   des   flux   comme   dans   le   cas   suivant   des  prestations  intégrées.  3.2.1.2 La  prestation  intégrée  :  poste,  messagerie  ou  express  Les   réseaux   de   messagerie   ou   des   transporteurs   reposent   sur   des   réseaux   souvent  centralisés   avec   un   fonctionnement   en   «  hub   and   spoke  »   où   le   fret   est   collecté   puis  concentré  sur  une  station  de  collecte  locale,  de  cette  station  le  fret  est  envoyé  vers  un  premier   hub   (régional   ou   national)   où   il   sera   concentré   vers   un   hub   de   niveau  supérieur  si  nécessaire.  Ce   fonctionnement   bien   connu   est   illustré   par   la   Figure   6.   Cette   figure   montre  notamment  un  des  points  faibles  de  ce  type  de  réseau  à  savoir  la  possibilité  de  trajets  plus   longs   que   ceux   exécutés   directement   comme   dans   le   cas   précédent.   Un   facteur  deux  de  rallongement  des  trajets  peut  être  retenu  en  première  approximation  sur  ce  type  de  réseau9.  Il   offre   en   outre   des   fréquences   élevées   et   des   délais   courts   mais   au   prix   d’un  dimensionnement  de  l’activité  sur  la  pointe  (fenêtre  de  tri  serrée).  Voir  par  exemple,  (Packiarajah  et  al.,  2006)  pour  une  synthèse  des  atouts  mais  aussi  des  limites  de  cette  organisation.                                                                                                                    9   Une   simulation   de   type   Monte   Carlo   sur   une   surface   carrée   donne   2.16   pour   des   couples  origines   destinations   uniformément   répartis   et   1.91   pour   des   couples   origines   destinations  normalement  distribués  à  partir  du  barycentre  de  la  surface  où  est  situé  le  hub  central.    Mines  ParisTech,  EPFL  -­‐  TRACE,  Université  Laval  –  CIRRELT           36  
    • OpenFret  :  contribution  à  la  conceptualisation  et  à  la  réalisation  d’un  hub  rail  route  de  l’Internet  Physique       Figure  6  :  réseau  en  étoile  du  transport  express  avec  un  exemple  de  l’allongement   possible  des  trajets  (A  vers  B)  Un   travail   de   recherche   a   étudié   le   positionnement   des   hubs   ferroviaires   au   niveau  européen  (Jeong  et  al.,  2007)  et  arrive  à  des  conclusions  intéressantes  en  termes  de  prix  ou  de  services  mais  sans  que  la  topologie  du  réseau  ne  soit  développée  et  tout  en  mentionnant  les  détours  inéluctables.    3.2.1.3 La   prestation   logistique   mutualisée  :   une   tentative   de   coordination   des   schémas  logistiques  La   prestation   logistique   proposée   par   les   réseaux   en   étoile   ne   répondant   pas   aux  besoins   des   flux   des   clients   industriels   du   fait   des   volumes   importants   manipulés   sur  chaque   liaison,   un   schéma   alternatif   est   apparu   ces   dernières   années  :   la  mutualisation   ou   pooling.   Ce   schéma   cherche   à   coordonner   les   flux   lors   de   leur  définition   de   manière   à   obtenir   les   avantages   de   la   concentration   des   flux   tout   en  restant  dans  une  organisation  de  réseau  au  plus  près  des  intérêts  des  participants.  Cette   organisation   montre   des   gains   significatifs   par   rapport   aux   prestations  classiques.  Par  exemple  il  a  été  montré  un  gain  en  émissions  de  CO2  de  l’ordre  de  20%  en   restant   sur   des   moyens   routiers   et   de   50%   en   intégrant   des   trajets   ferroviaires  tout   en   conservant   ou   augmentant   les   fréquences   de   livraison   (Ballot   and   Fontane,  2010)  et  (Pan  et  al.,  2010)  ou  (Badoc  et  al.,  2009).  Mines  ParisTech,  EPFL  -­‐  TRACE,  Université  Laval  –  CIRRELT           37  
    • OpenFret  :  contribution  à  la  conceptualisation  et  à  la  réalisation  d’un  hub  rail  route  de  l’Internet  Physique       Figure  7  :  un  exemple  de  mutualisation  des  flux  sur  les  données  de  la  Figure  5  avec  une   réduction  de  32%  des  émissions  3.2.2 La   prestation   logistique   vue   dans   un   Internet   Physique  :   vers   un   maillage   des   opérations  logistiques  La  topologie  d’un  réseau  de  type  Internet  Physique  est  très  différente  des  prestations  logistiques   actuelles   dans   le   sens   où   il   ne   repose   pas   sur   logique   de   concentration,  elle-­‐même  difficile  dans  le  cas  de  la  logistique,  mais  sur  une  logique  de  maillage.  La  Figure  8  illustre  ce  que  pourrait  être  la  topologie  d’une  organisation  de  logistique  maillée.  D’un  point  de  vue  fonctionnel,  tous  les  points  du  réseau  sont  connectés  dans  tous  les  cas  (Figure  5  à  Figure  8)  mais  :     1. le   nombre   des   flux   dans   chaque   cas   montre   la   fragmentation   des   opérations   actuelles  ;   2. le   cas   de   Figure   7,   s’il   présente   des   flux   regroupés,   montre   également   des   détours  considérables.      Mines  ParisTech,  EPFL  -­‐  TRACE,  Université  Laval  –  CIRRELT           38  
    • OpenFret  :  contribution  à  la  conceptualisation  et  à  la  réalisation  d’un  hub  rail  route  de  l’Internet  Physique       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)  Même   si   ces   cas   demandent   des   études   plus   poussées   pour   mesurer   leurs  performances   respectives,   en   associant   des   protocoles   de   fonctionnement   des  opérations,   la   topologie   du   réseau   interconnecté   montre   déjà   un   potentiel   de  concentration   des   flux   avec   de   faibles   détours.   On   trouve   d’ailleurs   une   étude   d’une  organisation   en   réseau   approchante   dans   un   travail   de   Bas   Groothedde   et   al.  (Groothedde   et   al.,   2005).   Ce   travail   montre   sur   un   périmètre   restreint   (Rotterdam  Amsterdam)   une   baisse   de   20%   des   coûts   logistiques   pour   des   produits   de   grande  consommation  avec  l’utilisation  de  barges  et  de  camions.    La   topologie   présentée   même   si   elle   ne   préjuge   pas   des   moyens   finalement   employés  permet   d’envisager   des   reports   modaux   vers   des   moyens   lourds   au   vu   des   flux   en  présence  et  ce  sans  perte  de  délai.  3.3 Structuration  des  services  en  couches  En  complément  de  la  structure  physique  des  réseaux,    l’autre  élément  qui  joue  un  rôle  fondamental  dans  le  développement  des  services  sur  les  réseaux  est  la  structuration  en  couches.  Cette  structuration  est  parfois  décrite  comme  inadaptée  pour  Internet  qui  n’y   répondrait   pas,   modèle   3   couches.   Par   contre,   il   est   intéressant   de   connaître   ce  modèle  car  il  apporte  une  structure  fournissant  un  support  de  réflexion  important.      À   la   base,   l’Internet   Digital   structure   ses   services   en   sept   couches   en   fonction   du  modèle   de   référence   d’interconnexion   de   systèmes   ouverts   OSI   (Wikipedia,   2010b)  proposé   par   l’Organisation   Internationale   de   Normalisation   (ISO,   1994).   Nous  proposons  qu’il  en  soit  de  même  pour  l’Internet  Physique.  Nous  introduisons  ainsi  le  modèle   de   référence   d’interconnexion   de   systèmes   physiques   ouverts   (OPSI,   Open  Physical   System   Interconnection).   Similairement   à   son   pendant   digital   OSI   (Open  Mines  ParisTech,  EPFL  -­‐  TRACE,  Université  Laval  –  CIRRELT           39  
    • OpenFret  :  contribution  à  la  conceptualisation  et  à  la  réalisation  d’un  hub  rail  route  de  l’Internet  Physique    System   Interconnexion)   (réf.   1),   le   modèle   OPSI   est   ainsi   une   description   abstraite  aidant   au   design   de   protocole   de   réseaux   de   flux   de   biens   physiques,   incluant  notamment  leur  approvisionnement,  leur  manutention,  leur  réalisation  (production,  assemblage,  finition,  etc.),  leur  stockage  ou  leur  transport.  Le   modèle   OPSI   propose   les   sept   couches   suivantes  :   (1)   physique,   (2)   liaison,   (3)  opérations   de   réseau,   (4)   routage,   (5)   expédition,   (6)   logistique   et   (7)   web  d’approvisionnement.  Le  Tableau  1  contraste  ces  sept  couches  avec  celles  du  modèle  digital  OSI.  On  y  remarque  la  volonté  ferme  de  coller  à  la  logique  de  base  du  modèle  OSI  tout  en  s’adaptant  aux  réalités  du  monde  physique.  Ainsi  les  couches  1,  3,  4  et  5  portent   exactement   les   mêmes   noms.   La   couche   2   du   modèle   OPSI   s’intitule  simplement   Liaison   plutôt   que   Liaison   de   données   dans   le   modèle   OSI   (Wikipedia,  2010a).  Les  niveaux  5  à  7  prennent  des  appellations  plus  près  de  l’applicatif  de  flux  de  biens  physiques.     Couche   Internet  Digital   Internet  Physique   1   Physique  -­‐  Physical   Physique-­‐  Physical   2   Lien  de  données  –  Data  Link   Liaison  -­‐  Liaison   3   Réseau  -­‐  Network   Réseau  -­‐  Network   4   Transport  -­‐  Transport   Transport  –  Transport   5   Session  -­‐  Session   Expédition  –  Shipment   6   Présentation-­‐  Presentation   Logistique  –  Logistique   7   Application  -­‐  Application   Web  d’approvisionnement  –  Supply   Web   Tableau  1  :    les  couches  du  modèle  OSI  de  l’Internet  Digital   et  du  modèle  OPSI  de  l’Internet  Physique  Comme  dans  le  modèle  OSI  (Wikipedia,  2010b),  une  couche  du  modèle  OPSI  est  une  collection   de   fonctions   conceptuellement   similaires   qui   fournissent   des   services   au  niveau  supérieur  et  reçoivent  des  services  du  niveau  inférieur.  Dans  le  modèle  OPSI,  ces   services   peuvent   être   offerts   par   des   logiciels,   des   automates   ou   des   humains  (directement   ou   par   l’entremise   d’une   interface   logicielle),   ou   encapsulés   dans   des  organisations.   À   chaque   niveau,   une   instance   fournit   des   services   aux   instances   du  niveau  supérieur  et  requiert  des  services  des  instances  du  niveau  inférieur,  en  accord  avec   des   protocoles   verticaux   (N/(N-­‐1)).   Les   instances   d’un   même   niveau   font   de  même  entre  elles  à  l’aide  de  protocoles  horizontaux  (N-­‐N).  La  figure  ci-­‐après  illustre  les  relations  inter-­‐couches  du  modèle  OPSI.    Mines  ParisTech,  EPFL  -­‐  TRACE,  Université  Laval  –  CIRRELT           40  
    • OpenFret  :  contribution  à  la  conceptualisation  et  à  la  réalisation  d’un  hub  rail  route  de  l’Internet  Physique       Figure  9  :  communications  entre  les  instances  des  sept  couches  du  modèle  OPSI  3.3.1 Les  couches  de  l’Internet  Physique  :  le  modèle  OPSI  Dans   cette   section   nous   introduisons   l’essence   des   couches   du   modèle   OPSI,   sans  entrer  dans  ses  détails  ni  dans  les  services  et  protocoles  standards  qui  devront  être  mis  en  place,  ce  qui  fera  l’objet  de  futures  projets  de  l’Initiative  de  l’Internet  Physique.  L’idée  de  ce  paragraphe  est  d’asseoir  les  bases.    Les   services   des   couches   du   modèle   OPSI   permettent   d’exploiter   les   moyens  physiques   et   organisationnels   de   l’Internet   Physique.   Les   sept   couches   de   base   du  modèle  OPSI  sont  décrites  ci-­‐après.  3.3.1.1 Couche  physique  La  couche  physique  se  charge  de  mouvementer  des  éléments  physiques.  Elle  définit  le  mouvement  d’un  moyen  (conteneur,  transport,  manutention,…)  pour  lequel  il  existe  de   manière   sous-­‐jacente   une   continuité   d’infrastructure   de   circulation   du   moyen  entre   les   points   de   départ   et   d’arrivée.   La   couche   Physique   s’assure   de  l’uniformisation  des  interconnexions  physiques  de  l’Internet  Physique.  Elle  définit  les  spécifications  physiques  (mécaniques,  pneumatiques)  et  électriques  des  moyens  tels  que  les  π-­‐conteneurs,  des  π-­‐transporteurs,  des   π-­‐convoyeurs,  des  π-­‐trieurs  et  ainsi  de  suite.   Elle   spécifie   notamment   aux   plans   fonctionnels   et   dimensionnels   les  aménagements   et   positionnements   relatifs   des   points   d’arrivée   et   de   départ,   les  mécanismes   de   préhension   et   les   mécanismes   d’interloquage.   Elle   procède   au  monitoring   des   moyens,   visant   à   détecter   et   corriger   les   dysfonctionnements  physiques  des  moyens.  Mines  ParisTech,  EPFL  -­‐  TRACE,  Université  Laval  –  CIRRELT           41  
    • OpenFret  :  contribution  à  la  conceptualisation  et  à  la  réalisation  d’un  hub  rail  route  de  l’Internet  Physique    3.3.1.2 Couche  liaison  La   couche   Liaison   fournit   les   moyens   fonctionnels   et   procéduraux   assurant   le  mouvement   de   π-­‐conteneurs   le   long   d’un   lien   d’un   π-­‐nœud   à   un   autre   de   l’Internet  Physique.   Elle   permet   notamment   de   détecter   les   possibles   dysfonctionnements   sur  un   lien,   tel   qu’un   segment   de   route   bloqué,   un   π-­‐conteneur   perdu,   un   π-­‐conteneur  inconnu,  la  perte  d’intégrité  d’un  π-­‐conteneur,  et  potentiellement  les  corriger.    3.3.1.3 Couche  opérations  de  réseau  La   couche  opération   de   réseau   procure   les   moyens   fonctionnels   et   procéduraux   pour  assurer   l’acheminement   d’ensembles   de   π-­‐conteneurs   d’un   point   d’expédition   à   un  point  de  réception  via  un  ou  plusieurs  π-­‐réseaux  en  respectant  la  qualité  de  service  requise   par   la   couche   Transport.   C’est   à   ce   niveau   que   sera   défini   le   protocole  d’acheminement  dans  l’Internet  Physique.  3.3.1.4 Couche  routage  La  couche  Routage  procure  les  moyens  fonctionnels  et  procéduraux  pour  transférer  de  manière  efficace  et  fiable  un  ensemble  de  π-­‐conteneurs  entre  un  expéditeur  et  un  destinataire   final.   Cette   couche   contrôle   la   fiabilité   des   transports   de   π-­‐conteneurs.  Elle   définit   la   composition   et   la   décomposition   de   π-­‐conteneurs,   l’affectation   et   le  contrôle  des  flux  de  π-­‐conteneurs  dans  les  réseaux,  ainsi  que  le  contrôle  des  erreurs  de   transport.   C’est   le   niveau   de   définition   du   protocole   de   routage   dans   l’Internet  Physique.  3.3.1.5 Couche  expédition  La  couche  Expédition  procure  les  moyens  fonctionnels  et  procéduraux  pour  contrôler  le   bon   déroulement   des   expéditions   entre   expéditeurs   et   destinataires   finaux.   Elle  établit,  gère  et  solde  l’expédition  entre  l’expéditeur  et  le  destinataire  final.  Elle  définit  le   type   de   service   rendu   (normal,   express,   aérien,   etc.   )   et   assure   la   gestion   des  accusés   de   réception.   Elle   établit   les   procédures   de   monitoring,   de   vérification,  d’ajournement,  de  terminaison  et  de  réacheminement  des  expéditions.    3.3.1.6 Couche  logistique    La   couche   Logistique   procure   les   moyens   fonctionnels   et   procéduraux   pour   contrôler  le   déploiement   logistique   des   π-­‐conteneurs   d’un   client   à   travers   les   multiples   π-­‐nœuds  et  π-­‐liens  de  l’Internet  Physique.  Elle  permet  de  faire  le  lien  entre  les  décisions  d’approvisionnement   et   de   déploiement   de   produits   prises   à   la   couche   supérieure  Web  d’Approvisionnement.  Elle  transpose  les  décisions  de  mouvement  et  de  stockage  de   produits   en   décisions   de   commandes   de   mouvement   et   de   stockage   de   π-­‐conteneurs,  affectant  notamment  les  unités  de  produits  aux  π-­‐conteneurs.  Elle  fait  le  monitoring  et  la  validation  des  habilités,  des  capacités,  des  prix  et  des  performances  des   π-­‐nœuds   et   des   π-­‐moyens,   et   le   statut   des   contrats   signés   et   des   π-­‐conteneurs  déployés.  C’est  une  couche  où  se  situent  certaines  opérations  EDI/EPCIS  actuelles.    3.3.1.7 Couche  Web  d’approvisionnement    La  couche  Web  d’Approvisionnement  est  à  l’interface  entre  l’Internet  Physique  et  les  gestionnaires   des   clients.   Elle   procure   les   moyens   fonctionnels   et   procéduraux  permettant   à   ces   derniers   d’exploiter   l’Internet   Physique   afin   de   pouvoir   prendre  Mines  ParisTech,  EPFL  -­‐  TRACE,  Université  Laval  –  CIRRELT           42  
    • OpenFret  :  contribution  à  la  conceptualisation  et  à  la  réalisation  d’un  hub  rail  route  de  l’Internet  Physique    leurs   décisions   d’approvisionnement,   de   réalisation   et   de   déploiement   dynamique   de  flux   de   produits   (matériaux,   pièces,   modules,   produits   finis,   etc.)   à   travers   un   web  d’approvisionnement   global   ouvert   (open   global   supply   web).   L’expression   des  besoins,   la   programmation   des   flux,   l’établissement   des   contrats,   la   définition   des  rendez-­‐vous,  etc.,  font  partie  de  cette  couche.  Elle  fait  le  monitoring  des  contrats,  des  stocks,   des   mouvements,   des   habilités   et   des   capacités   des   acteurs,   s’appuyant   sur  une  synchronisation  informationnelle  avec  la  couche  Logistique.  C’est  à  cette  couche  que   résident   la   vaste   majorité   des   logiciels   de   gestion   des   chaînes  d’approvisionnement,   de   gestion   logistique,   de   gestion   des   opérations   et   de   gestion  des  ressources  d’entreprise.  Les  applications  logicielles  de  cette  couche  sont  hors  du  modèle  de  service  OSI,  mis  à  part  son  interconnexion  avec  la  couche  Logicielle.  3.3.2 Services  offerts  par  les  couches  de  l’Internet  Physique  La  structuration  en  couches  permet  de  structurer  les  services  offerts  à  chaque  niveau  comme  l’illustre    Figure  10  :  Illustration  des  couches  de  l’Internet  Physique  suivant  le  modèle  OPSI.  Cette   structuration   montre   de   plus,   qu’à   ce   jour,   on   peut   envisager   d’aller   vers   une  «  intelligence  »  des  conteneurs  avec  des  structures  de  contrôle  largement  distribuées.  Les   couches   de   service   de   la   Figure   10   se   mettent   alors   en   œuvre   chez   chaque  utilisateur  de  l’Internet  Physique  mais  également  de  manière  plus  ou  moins  élevée  à  chaque  nœud  pour  assurer  le  routage  et  le  suivi  des  conteneurs.  3.3.3 Perspectives  de  la  structuration  en  couches    Cette   première   approche   néglige   les   infrastructures   et   on   peut   légitimement   se   poser  la   question   de   l’insertion   de   celle-­‐ci   dans   l’Internet   Physique.   En,   effet   si   dans   les  réseaux   informatique   un   fil   ou   une   fibre   restent   des   éléments   simples   et   encore  largement   dépourvus   «  d’intelligence  ».   On   peut   envisager,   pour   faire   le   lien   avec  d’autres   travaux   et   renforcer   l’efficacité   du   système,   un   ajout   de   couches   physiques  allant   des   supports   des   conteneurs   (véhicules   ou   moyens   de   manutention  communicants)   à   l’infrastructure   elle-­‐même   (route   «  intelligente  »   ou   automatisée  notamment  mais  aussi  infrastructure  de  tri  ou  de  stockage  «  intelligente  »)  pour  avoir  une   meilleure   représentation   de   leur   état   et   ainsi   réguler   les   trafics,   choisir   les  itinéraires,  etc.  Ces  couches  devraient  et  recevraient  d’ailleurs  des  services  à  plusieurs  couches  non  physiques   comme   celles   de   l’acheminement   et   du   routage   pour   chercher   un   équilibre  entre   leur   utilisation   et     les   performances   des   prestations   qui   les   utilisent.   Par  exemple,   un   hub   en   fonction   de   son   niveau   de   saturation   ou   une   route   en   fonction   du  trafic   seraient   en   mesure   de   communiquer   ces   informations   de   manière   à   mettre   à  jour   les   données   de   temps   de   traitement   ou   d’arrivé   et   ce   fonction   du   moyens    spécifiquement  employé.  En  effet,  un  réseau  logistique  doit  pouvoir  tirer  parti  de  la  rapidité  de  l’information  par  rapport  au  temps  nécessaire  aux  opérations  logistiques  pour  anticiper,  réguler  et  contrôler.  Toutes  choses  qui  sont  plus  difficile  à  mettre  en  œuvre   dans   Internet   ou   information   sur   le   réseau   et   informations   transportées   ont  des  vitesses  de  transmissions  comparables.    Mines  ParisTech,  EPFL  -­‐  TRACE,  Université  Laval  –  CIRRELT           43  
    • OpenFret  :  contribution  à  la  conceptualisation  et  à  la  réalisation  d’un  hub  rail  route  de  l’Internet  Physique    La  question  n’est  donc  pas  de  savoir  si  une  infrastructure  intelligente,  au  sens  large  des  moyens  de  transport  et  des  routes,  est  un  complément  intéressant,  elle  l’est.  Mais  s’il   faut   inclure   ou   non   celle-­‐ci   dans   un   modèle   d’interconnections   en   couches.   La  solution   présentée   ici,   se   veut   donc   une   première   approche   qu’il   conviendra   de  compléter  d’une  manière  qui  reste  à  définir.        Mines  ParisTech,  EPFL  -­‐  TRACE,  Université  Laval  –  CIRRELT           44  
    • OpenFret  :  contribution  à  la  conceptualisation  et  à  la  réalisation  d’un  hub  rail  route  de  l’Internet  Physique     Figure  10  :  Illustration  des  couches  de  l’Internet  Physique  suivant  le  modèle  OPSI  Ces  éléments  de  structuration  de  l’Internet  Physique,  nous  permettent  maintenant  de  proposer  des  principes.      Mines  ParisTech,  EPFL  -­‐  TRACE,  Université  Laval  –  CIRRELT           45  
    • OpenFret  :  contribution  à  la  conceptualisation  et  à  la  réalisation  d’un  hub  rail  route  de  l’Internet  Physique    3.4 Les  principes  de  l’Internet  Physique  De   manière   à   assurer   un   plein   développement   harmonieux   de   l’Internet   Physique  livrant   les   gains   importants   de   performance   durable   visés,   il   est   proposé   que   sa  conceptualisation  et  sa  réalisation  s’appuient  sur  treize  principes,  dont  cinq  principes  fondamentaux   et   huit   principes   d’organisation.   Les   deux   sous-­‐sections   suivantes  présentent  ces  principes.    3.4.1 Principes  fondateurs  Trois  grands  principes  fondateurs  sous-­‐tendent  la  conceptualisation  et  la  réalisation  de   l’Internet   Physique.   Ils   ont   une   portée   large   et   une   grande   profondeur.   Ils   sont   des  balises  à  ne  jamais  perdre  de  vue.     1. Principe  d’instrumentalité   a. La   métaphore   de   l’Internet   Physique   n’est   pas   une   fin   en   soi,   mais   plutôt   un   instrument,   moyen,   un   catalyseur,   aidant   à   permettre   de   repenser  et  de  transformer  la  façon  dont  on  transporte,  manutentionne,   stocke,   approvisionne,   réalise   et   utilise   les   biens   physiques,   dans   une   visée   d’amélioration   significative   et   durable   de   la   performance   tant   économique,   sociétale   qu’environnementale   de   ces   activités.   C’est   notamment   l’efficience   économique   autant   qu’environnementale,   la   fiabilité  et  la  résilience  des  flux  et  des  réseaux  qui  sont  en  jeu.   b. La   métaphore   de   l’Internet   Physique   ne   doit   pas   devenir   un   ghetto   intellectuel   fermé   et   contraignant.   Elle   doit   plutôt   être   inspirante,   rassembleuse,  porteuse.  Il  ne  faut  surtout  pas  hésiter  à  en  repousser  les   limites,  à  explorer,  à  innover.     2. Principe  de  responsabilisation   Le  potentiel  d’amélioration  de  performances  économiques,  écologiques  et   sociétales  de  l’Internet  Physique  est  issu  avant  tout  des  concepts  novateurs   à   la   base   de   sa   réalisation.   Cependant,   il   ne   pourra   être   entièrement   matérialisé   que   si   les   acteurs   s’engagent   à   l’utilisation   responsable   des   méthodes  et  des  infrastructures  selon  les  trois  directions  suivantes  :   a. Il  revient  aux  utilisateurs  et  aux  exploitants  de  concevoir,  implanter  et   utiliser   l’Internet   Physique   afin   de   contribuer   à   l’amélioration   de   performance   durable.   L’Internet   Physique   fournit   un   cadre,   une   infrastructure,   une   architecture,   mais   en   bout   de   ligne,   ce   sont   les   utilisateurs   qui,   en   l’utilisant   au   mieux,   font   la   différence   dans   l’augmentation  durable  de  performance   b. Il  revient  aux  utilisateurs  de  faire  en  sorte  que  leurs  activités  chargent   le   moins   possible   les   moyens   de   l’Internet   Physique,   par   exemple   à   travers   le   déploiement   de   leurs   actifs   et   de   leurs   produits,   ainsi   qu’à   travers   la   conception   de   leurs   produits   et   services   pour   minimiser   la   perte  d’espace  et  minimiser  les  productions,  déplacements  et  stockages   physiques.   c. Il   revient   aux   exploitants   (prestataires   logistiques,   fournisseurs   de   technologies,  etc.)  de  viser  à  contribuer  toujours  au  mieux  à  la  quête  de  Mines  ParisTech,  EPFL  -­‐  TRACE,  Université  Laval  –  CIRRELT           46  
    • OpenFret  :  contribution  à  la  conceptualisation  et  à  la  réalisation  d’un  hub  rail  route  de  l’Internet  Physique     gains   de   performance   durable,   notamment   en   termes   d’efficience,   de   fiabilité  et  de  résilience  des  flux  et  des  réseaux.  C’est  leur  responsabilité   de   s’engager   à   améliorer   et   afficher   ouvertement   leurs   performances,   leurs   capacités   et   leurs   habiletés   (ex:   temps   de   transit,   tolérance   des   dysfonctionnements  locaux).     3. Principe  de  métasystémisation   a. L’Internet   Physique   doit   être   considéré   dans   une   perspective   de   méta   système,  d’un  système  de  systèmes  entrelacés  à  multiples  couches.   b. Il   faut   à   la   fois   prendre   des   perspectives   microscopique   et   macroscopique,   dosant   par   exemple   entre   la   perspective   du   bien   physique,   de   l’équipement,   d’une   installation,   d’un   réseau,   d’une   entreprise,  et  ainsi  de  suite.  Les  macro  systèmes  et  les  microsystèmes   sont  tout  aussi  importants.       4. Principe  d’ouverture   a. L’Internet   Physique   doit   être   fondamentalement   ouvert,   tant   dans   sa   conceptualisation,   sa   réalisation,   son   exploitation   que   dans   son   utilisation.   b. C’est   un   système   distribué,   opéré   par   une   multitude   d’exploitants   interagissant  de  façon  ouverte,  sans  liens  de  contrôle  organisationnels   fermés.   Ultimement,   il   n’existerait   plus   nulle   part   sur   la   planète   de   réseau  logistique  (au  sens  large)  dédié  par  un  opérateur  à  un  donneur   d’ordre.     5. Principe  d’universalité   a. L’Internet  Physique  doit  être  conçu  et  considéré  dans  une  perspective   planétaire  globale,  avec  une  présence  locale  universelle.   b. Il   ne   doit   pas   être   pensé   indépendamment   par   régions,   industries   ou   groupes  d’entreprises,  mais  doit  en  être  imprégné  afin  de  générer  des   solutions  à  forte  valeur  ajoutée  durable  pour  les  régions,  les  industries   et  les  groupes  d’entreprises.  3.4.2 Principes  d’organisation  des  opérations  de  l’Internet  Physique  S’appuyant   sur   les   principes   fondateurs,   huit   principes   d’organisation   guident  l’ensemble  des  intervenants  dans  leur  contribution  à  la  conception,  à  l’élaboration,  à  l’implantation,  à  l’exploitation  et  à  l’amélioration  continue  de  l’Internet  Physique.   1. Principe  d’interconnectivité   a. L’interconnectivité  universelle  des  éléments  de  l’Internet  Physique  est   une  visée  fondamentale  et  continue  pour  tous  ses  intervenants,  dont  les   fournisseurs   de   technologie,   les   prestataires   de   services   et   les   utilisateurs.   b. Cette  interconnectivité  fonctionnelle  est  illustrée  par  les  conteneurs  de   l’Internet   Physique   qui   exploitent   une   interface   standardisée  Mines  ParisTech,  EPFL  -­‐  TRACE,  Université  Laval  –  CIRRELT           47  
    • OpenFret  :  contribution  à  la  conceptualisation  et  à  la  réalisation  d’un  hub  rail  route  de  l’Internet  Physique     permettant   leur   transfert   par   tout   type   de   moyen   de   transport,   de   manutention   ou   de   stockage   habilités   pour   l’Internet   Physique.   Il   est   visé  que  cette  standardisation  favorise  le  développement  de  moyens  de   plus  en  plus  adaptés.  Il  en  résulte  une  indépendance  avec  les  solutions   de   transport,   de   manutention   et   de   stockage   et   leur   éventuelle   automatisation.     2. Principe  d’uniformité   a. Les   éléments   de   l’Internet   Physique   sont   aussi   fonctionnellement   uniformes   que   possible.   Ils   se   distinguent   par   des   configurations   particulières  d’aptitudes,  de  capacités  et  d’offres  de  service,  exploitant   des   fonctions   définies   de   façon   aussi   uniforme   que   possible.   Il   en   est   de   même   des   protocoles   qui   doivent   être   aussi   génériques   que   possibles   afin   d’éviter   leur   multiplication   à   outrance   et   de   favoriser   une   simplicité  d’utilisation.     b. L’uniformité   s’applique   aussi   aux   multiples   réseaux   de   l’Internet   Physique,   lesquels   sont   conceptuellement   équivalents,   même   s’ils   opèrent   à   des   échelles   distinctes.   Ainsi   un   réseau   à   l’intérieur   d’un   centre   opérationnel   d’une   installation   sur   un   site   particulier   est   équivalent  sur  le  plan  conceptuel  à  un  réseau  intercontinental.     3. Principe  d’accessibilité   a. Les  services  des  éléments  de  l’Internet  Physique  sont  accessibles  à  tous   par   défaut.   Il   en   est   de   même   pour   l’information   dynamiquement   renouvelée   à   propos   de   leurs   aptitudes,   leurs   capacités   et   leurs   performances  de  service.   b. Il  peut  cependant  exister  des  restrictions  d’aptitude  et  de  capacité,  liées   au   service,   à   la   sécurité   ou   à   des   usages   privés   ou   restreints,   par   exemple   associées   à   des   réseaux   privés   virtuels   mis   en   place   dynamiquement   pour   des   approvisionnements   particulièrement   critiques.       4. Principe  d’unicité   a. Les  adresses  de  l’internet  Physique  de  chaque  expéditeur  et  de  chaque   destinataire   sont   uniques.   Celles-­‐ci   spécifient   une   interface   avec   l’Internet   Physique   et   non   une   organisation   ou   un   lieu   géographique   fixe.   C’est   la   résolution   de   l’adresse   qui   permet   de   localiser   géographiquement  l’interface  spécifiée.   b. Tout   conteneur   de   l’Internet   Physique   se   voit   attribuer   lors   de   son   assemblage  un  identifiant  unique.  C’est  à  travers  cet  identifiant  qu’il  est   reconnu,   suivi   et   adressé   dans   son   cheminement   dynamique   à   travers   l’Internet  Physique.     5. Principe  d’encapsulation   a. Le   contenu   d’un   conteneur   y   est   encapsulé   et   l’Internet   Physique   n’interagit   nullement   avec   ce   contenu,   se   limitant   à   manipuler   les   conteneurs  habilités  pour  l’Internet  Physique  et  à  interagir  avec  eux  à  Mines  ParisTech,  EPFL  -­‐  TRACE,  Université  Laval  –  CIRRELT           48  
    • OpenFret  :  contribution  à  la  conceptualisation  et  à  la  réalisation  d’un  hub  rail  route  de  l’Internet  Physique     travers   leurs   interfaces   mécaniques   (référence,   préhension),   électriques  si  nécessaire,  ainsi  qu’informationnelles.   b. L’encapsulation   du   contenu   participe   à   la   sécurité   des   biens   par   la   banalisation  extérieure  du  conteneur  et  la  vérification  de  l’intégrité  du   conteneur.     6. Principe  d’agentification   a. Chaque   conteneur   de   l’Internet   Physique   est   un   agent   proactif   autonome,  doté  de  facultés  de  mémoire,  de  calcul  et  de  communication,   notamment   à   travers   les   technologies   connectives   telles   le   RFID   et   les   GPS,   ainsi   qu’à   travers   l’Internet   Digital.   Il   peut   ainsi   être   en   relation   avec   son   propriétaire,   avec   le   prestataire   logistique   en   ayant   la   responsabilité,   les   divers   prestataires   responsables   des   éléments   de   l’Internet   Physique   à   travers   lesquels   il   se   déplace   et   séjourne,   ainsi   qu’avec   les   agents   logiciels   les   représentant.   Ce   principe   peut   notamment   être   utilisé   pour   transmettre   la   classe   de   matière   dangereuse   dans   les   codifications   ADR,   RID,   OACI   ou   IMDG   suivant   le   mode.     b. Le  conteneur  interagit  également  avec  tout  produit  qu’il  contient  s’il  est   lui-­‐même   agentifié   et   que   le   conteneur   a   reçu   la   permission   pour   ce   faire  par  le  propriétaire  du  produit.  Cette  interaction  est  restreinte  au   conteneur  et  à  son  contenu  et  n’est  pas  prise  en  compte  explicitement   par   l’Internet   Physique   dont   les   éléments   n’interagissent   pas   avec   ce   contenu.   On   peut   cependant   imaginer,   à   titre   d’exception,   pour   certaines   classes   de   matières   dangereuses   que   leur   nature   même   soit   transmise   de   manière   sécurisée   aux   opérateurs   pour   gérer   les   effets   de   seuil,   les   placer   ou   les   router   de   manière   spécifique.   Cette   interaction   conteneur-­‐contenu  résulte  en  une  possibilité  d’accès  à  des  données  du   contenu  pour  l’expéditeur  ou  les  ayants  droits  permettant  notamment   de   gérer   l’intégrité   du   contenu   et   la   traçabilité.   Par   exemple,   le   conteneur   garde   la   mémoire   des   ouvertures   et   des   fermetures   et   permet  des  fonctions  de  suivi  et  de  traçabilité  évoluées.       7. Principe  de  contractualisation   a. Un   conteneur   de   l’Internet   Physique   est   nécessairement   couvert   par   au   moins   un   contrat   auquel   est   attaché   entre   autres   un   mode   de   rémunération  des  opérateurs.   b. Par   sa   nature   physique,   l’Internet   Physique   ne   peut   prendre   en   compte   un  conteneur  que  si  il  est  à  tout  moment  pris  en  charge  par  un  de  ses   opérateurs   suivant   un   contrat   prédéfini   et   mis   en   œuvre   par   un   événement   de   l’Internet   Physique   tel   un   début   ou   une   fin   de   déplacement,  de  transit  ou  de  stockage.         8. Principe  de  certification   a. L’internet   Physique   s’appuie   sur   des   certifications   de   ses   ressources   (conteneurs,   SI,   routes,   villes,   port,   manutention,   etc.),   de   ses  Mines  ParisTech,  EPFL  -­‐  TRACE,  Université  Laval  –  CIRRELT           49  
    • OpenFret  :  contribution  à  la  conceptualisation  et  à  la  réalisation  d’un  hub  rail  route  de  l’Internet  Physique     protocoles,   de   ses   processus   et   de   ses   fournisseurs   de   solutions   et   services.   Ces   certifications   focalisent   à   la   fois   sur   les   aptitudes   acquises   et   démontrées   et   sur   les   performances   réalisées   une   fois   les   entités   mises   en   service.   Elles   sont   dynamiques,   renouvelées   régulièrement.   Elles   sont  aussi  à  multiples  niveaux,  allant  de  ceux  de  base  aux  plus  évolués.   Elles   sont   enfin   à   multiples   facettes.   Par   exemple,   une   facette   de   certification   peut   être   associée   à   la   sécurité   des   conteneurs   ou   au   traitement   de   conteneurs   aux   caractéristiques   spécifiques,   dont   ceux   contenant  des  matières  dangereuses.  3.4.3 Principes  d’organisation  de  la  démarche  Internet  Physique  La   démarche   de   l’Internet   Physique   telle   qu’elle   peut   être   pensée   a   priori   repose  avant   tout   sur   un   mécanisme   d’adhésion   à   des   principes   et   aux   normes   qui   en  découlent  et  un  libre  développement  des  solutions  et  des  technologies.  Tout  comme  l’utilisation   de   l’Internet   implique   d’implanter   dans   chaque   ordinateur   les   logiciels  compatible   «  TCP/IP  »   et   de   demande   une   adresse   IP   dans   le   respects   des   règles  d’attribution.    Ici   encore   Internet   fournit   un   modèle   intéressant   où   la   définition   progressive   de  l’organisation,  des  standards  et  de  leur  mise  en  œuvre  a  été  rendu  possible  par  leur  élaboration   «  ouverte  »   à   travers   les   RFC10   et   leur   publication   et   non   par   un  processus   de   normalisation   par   un   organisme   international,   approche   top-­‐down.   A  titre  d’exemple  le  célèbre  protocole  TCP  a  fait  l’objet  de  publication  dans  les  RCF  et  sous   l’égide   de   l’IEEE11.   Les   RCF   sont   administrés   par   lnternet   Engineering   Task  Force.    Avec  le  développement  d’Internet  plusieurs  organisations  se  sont  créées.  On  compte  principalement  :     - L’ISOC   Internet   Society     association   de   droit   américain   autorité   morale   et   technique   la   plus   influente   dans   l’univers   du   réseau   Interne,   créée   en   1992   (seulement).   - l’IETF     lnternet   Engineering   Task   Force   groupe   informel,   qui   réalise   le   travail   technique   à   travers   une   centaine   de   groupes   techniques   traitant   des   différentes  questions  et  publiant  les  RCF.     - L’ICANN,  Internet  Corporation  for  Assigned  Names  and  Numbers,  Cette  société   de  droit  américain  attribue  des  noms  de  domaine  et  des  numéros  sur  Internet.   Elle  a  été  créée  en  1998  et  fait  office  d’autorité  de  régulation  de  lInternet.                                                                                                                    10  RCF   Request   for   Comments   est   une   série   de   documents   décrivant   les   aspects   techniques   de  l’Internet.  Certains  de  ces  RCF  deviennent  les  standards  de  l’Internet.    11   Vinton   G.   Cerf,   Robert   E.   Kahn,   A   Protocol   for   Packet   Network   Intercommunication,   IEEE  Transactions  on  Communications,  Vol.  22,  No.  5,  May  1974  pp.  637-­‐648.  Mines  ParisTech,  EPFL  -­‐  TRACE,  Université  Laval  –  CIRRELT           50  
    • OpenFret  :  contribution  à  la  conceptualisation  et  à  la  réalisation  d’un  hub  rail  route  de  l’Internet  Physique    On   le   voit   à   travers   cette   très   brève   description   de   l’organisation   actuelle,   Internet  s’est  développé  largement  de  manière  décentralisée,  informelle  et  «  bottom-­‐up  ».  Une  similitude  est  envisagée  dans  la  conception  des  spécifications  de  l’Internet  Physique  où   la   démarche   promue   et   celle   d’une   conception   ouverte   suivant   les   principes   de  l’Open  Design.    Il   n’en   demeure   pas   moins   que   les   solutions   techniques   devront   elles   se   conformer  aux   normes   de   sécurités,   aux   exigences   réglementaires   et   conventions  internationales.  Car  à  la  différence  du  développement  des  réseaux  digitaux  qui  se  sont  développés  dans  un  certain  «  vide  »  ,  notamment  juridique,  l’Internet  Physique  devra  s’insérer,  voire  promouvoir  des  évolutions,    dans  un  cadre  technique  et  juridique  déjà  très  réglementé.    Le   développement   de   l’Internet   Physique   repose   donc   actuellement   sur   un   groupe   de  chercheurs   en   partenariat   avec   l’industrie   qui   a   pour   vocation   à   créer   et   à   proposer   à  la   communauté   des   spécifications   ayant   pour   objectifs   de   devenir   des   standards   de  fait   à   travers   notre   plateforme   web   en   cours   d’élaboration.   Les   développements  techniques   et   les   homologations   afférentes   restant   du   ressort   des   offreurs   de  solutions.    Il   s’agit   donc   d’une   organisation   internationale   relativement   informelle   et   focalisée  sur  la  mise  au  point  des  concepts  et  des  spécifications  de  l’Internet  Physique.    3.5 Limites  de  la  métaphore  Si   la   métaphore   de   l’Internet   est   tout   à   fait   féconde   pour   repenser   la   logistique,   il   faut  cependant   garder   à   l’esprit   que   le   mouvement   de   fret   n’est   pas   de   la   transmission  d’information.   Il   en   résulte   des   différences   fondamentales   qui   obligent   à   penser   les  choses  en  fonction  de  caractéristiques  différentes  :     - La   physique   des   solides   n’est   pas   celle   de   l’électromagnétisme.   L’information   répond   essentiellement   aux   lois   de   l’électromagnétisme   pour   lesquelles   les   technologies   ont   permis   des   progrès   phénoménaux   dans   le   traitement,   les   vitesses   et   débits   de   transmission,   la   duplication   ou   le   stockage   des   informations   codées.   Il   n’en   va   pas   de   même   dans   le   domaine   des   objets   physiques  où  les  opérations  de  déplacement  mettent  en  œuvre  des  quantités   d’énergie   importantes   même   à   des   vitesses   faibles.   Les   choix   à   faire   dans   les   algorithmes   de   routage   ou   la   conception   de   réseaux   devront   nécessairement   intégrer  cette  différence,  tout  comme  le  modèle  économique  qui  en  résultera   et  qui  ne  peut  en  aucune  manière  être  fondé  sur  un  coût  marginal  nul  ou  une   surcapacité  de  l’infrastructure.     - La   double   nature   de   l’Internet   Physique.   A   la   différence   de   l’Internet   qui   fonctionne   uniquement   sur   de   l’information,   l’Internet   Physique   repose   sur   une   double   nature,   physique   certes   mais   aussi   informationnelle.     Ainsi   à   la   différence   de   l’Internet   où   il   faut   en   permanence   raisonner   avec   des   informations   en   décalage   par   rapport   à   leur   transmission   (les   données   à   transmettre  et  les  messages  d’état  ou  de  service  utilisent  les  mêmes  moyens  et   se    transmettent  aux  mêmes  vitesses)    l’Internet  Physique  peut  être  en  mesure  Mines  ParisTech,  EPFL  -­‐  TRACE,  Université  Laval  –  CIRRELT           51  
    • OpenFret  :  contribution  à  la  conceptualisation  et  à  la  réalisation  d’un  hub  rail  route  de  l’Internet  Physique     de  connaître  avec  plus  d’exactitude  et  de  manière  plus  fréquente  la  localisation   ou  la  vitesse  de  conteneurs  par  exemple  et  d’en  tirer  des  décisions  adéquates.   Les  développements  de  la  tomographie  des  réseaux  de  données  (Vardi,  1996,   Castro  et  al.,  2004)  pourraient  ainsi  être  repris  sur  des  bases  différentes.     - Naturellement   le   développement   de   l’Internet   Physique   entend   tirer   le   plus   grand   parti   de   la   préexistence   d’Internet   pour   transmettre   toutes   les   informations   permettant   le   suivi   des   conteneurs,   leur   pilotage   le   plus   judicieux,   la   facturation   des   prestations,   etc.   A   ce   titre,   l’Internet   Physique   s’appuiera   y   compris   sur   ses   derniers   développements  :   IP   v6   (Hinden   and   Deering,   2006),   Internet   of   Things   (Communities,   2009)   et     Web   2.0.   (OReilly,   2005).  Pour  ces  principales  raisons,  les  choix  de  conception  qui  seront  faits  dans  l’Internet  Physique   ne   peuvent   pas   être   un   copier–coller   du   développement   d’Internet.   Pour  être   plus   concret   nous   allons   maintenant   décrier   les   principaux   constituants   de  l’Internet  physique  avant  de  nous  focaliser  ensuite  sur  le  hub  rail-­‐route.  Mines  ParisTech,  EPFL  -­‐  TRACE,  Université  Laval  –  CIRRELT           52  
    • OpenFret  :  contribution  à  la  conceptualisation  et  à  la  réalisation  d’un  hub  rail  route  de  l’Internet  Physique    4 Principaux  constituants  de  l’Internet  Physique  L’Internet   Physique,   tout   comme   sa   contrepartie   digitale,   est   formé   d’un   ensemble   de  constituants   qui   sont   des   éléments   d’une   architecture   distribuée   ouverte   et   globale.  Dans  cette  section,  les  principaux  constituants  de  l’Internet  Physique  sont  introduits,  avec   une   emphase   particulière   sur   ses   constituants   physiques   de   manière   à   bien  mettre   la   table   conceptuelle   pour   la   section   5   dédiée   au   hub   rail-­‐route   exploitant  l’Internet  Physique.    Les   principaux   constituants   ci-­‐après   introduits   sont   les   conteneurs,   les   liens,   les  déplaceurs,  les  nœuds  et  les  acteurs  de  l’Internet  Physique.  Il   est   important   de   rappeler   que   le   préfixe   π   est   utilisé   ci-­‐après   de   façon   volontaire  afin   de   différencier   les   entités   conçues   pour   l’Internet   Physique   de   leurs   versions  contemporaines.   Le   symbole   π   est   la   lettre   grecque   PI   qui   correspond   aux   initiales  anglophones  de  l’Internet  Physique.  Ainsi,  les  constituants  sont  introduits  ici  en  tant  que  π-­‐conteneurs,  π-­‐nœuds  et  ainsi  de  suite.    Il   est   prévu   qu’au   fur   et   à   mesure   que   l’implantation   de   l’Internet   Physique   croîtra   en  termes   d’échelle,   d’envergure   et   d’ubiquité,   le   préfixe   π   sera   graduellement   omis,  n’ayant  plus  d’utilité  significative.  4.1 Les  conteneurs  de  l’Internet  Physique  4.1.1 Intérêt  de  la  conteneurisation  systématique  et  modulaire  Depuis   près   d’un   siècle,   la   logistique   a   aboli   les   distances   grâce   au   moyens   de  transport  modernes  de  tous  ordres.  Cependant  le  passage  d’interfaces  a  toujours  été  et  reste  encore  un  véritable  problème  qui  engendre  des  délais  et  des  coûts.  Ainsi,   dans   les   années   1960   et   selon   Marc   Levinson,   le   coût   principal,   voir   le   coût  dissuasif   du   transport   maritime   de   marchandises   générales   n’était   pas   le   coût   du  voyage   maritime   lui-­‐même   mais   le   coût   de   passage   par   les   ports   (Levinson,   2006).  Ainsi   en   1961   pour   un   envoi   d’un   chargement   (un   camion)   entre   Chicago   et  Nancy,  exemple  de  l’auteur,  le  coût  était  composé  à  plus  de  50%  de  coûts  portuaires  et   à   moins   de   25%   du   coût   maritime.   En   somme,   on   dépensait   deux   fois   plus   pour  embarquer   et   débarquer   que   pour   transporter   les   marchandises   à   travers  l’Atlantique.   La   conteneurisation   maritime   a   fondamentalement   changée   cette  perspective  en  30  années  après  ¾  de  siècle  d’essais  largement  infructueux  (Levinson,  2006)   par   l’établissement   de   lignes   internationales   nombreuses   et   compétitives  proposant  des  départs  quasi  quotidiens  entre  les  grands  ports  et  ce  pour  tout  type  de  marchandises  :   marchandise   générale,   vrac   solide,   liquide,   matières   dangereuses,  denrées  alimentaires,  etc.  Mines  ParisTech,  EPFL  -­‐  TRACE,  Université  Laval  –  CIRRELT           53  
    • OpenFret  :  contribution  à  la  conceptualisation  et  à  la  réalisation  d’un  hub  rail  route  de  l’Internet  Physique    Cette   logique   est-­‐elle   transposable   à   d’autres   échelles  ?   Autrement   dit,   y   a-­‐t-­‐il   un  intérêt   à   conteneuriser   dans   de   petits   conteneurs   et   de   faibles   flux   et   ou   pour   des  trajets  courts  ?  En   fait   on   constate,   dans   la   grande   distribution,   qui   est   un   secteur   relativement  efficace   en   distribution   par   ses   volumes   et   ses   processus,   que   les   coûts   globaux   de  distribution   sont   du   même   ordre   de   grandeur   en   approche   des   plateformes   des  distributeurs  (±350km),  que  vers  les  magasins  (±75km)  et  dans  les  magasins.  Le  coût  de  distribution  ramené  à  la  masse  des  produits  et  relativement  invariable  car  au  fur  et   à   mesure   que   la   distance   diminue,   l’efficacité   du   transport   s’amenuise   et   l’effort   de  manutention  au  sens  large  augmente  considérablement.  En  fait  plus,  on  se  dirige  vers  des   flux   capillaires,   y   compris   à   l’intérieur   d’un   magasin,   plus   on   retrouve   le   ratio  d’origine   mentionné   par   Marc   Levinson   entre   manutention   et   transport,   pris   ici   au  sens  large.  4.1.2 Les  π  conteneurs  L’Internet   Physique   ne   manipule   pas   directement   les   biens   physiques,   que   ce   soit   des  matériaux,   des   pièces   ou   encore   des   liquides.   Il   manipule  exclusivement   des  conteneurs   conçus   explicitement   pour   l’Internet   Physique,   lesquels   encapsulent   les  biens  physiques  en  leur  sein.    Un  π-­‐conteneur  repose  sur  des  caractéristiques  fondamentales  de  la  conteneurisation  actuelle  tout  en  ajoutant  d’autres  fonctions.  Parmi  les  caractéristiques  recherchées  des  conteneurs  maritimes,  on  note  :     - L’encapsulation.  En  effet,  le  rôle  du  conteneur  est  de  faire  en  sorte  de  proposer   un   contenant   «  banalisé  »   quelle   que   soit   la   marchandise   transportée.   Ainsi   un   conteneur   à   température   dirigée   s’insère   sur   un   navire   porte   conteneur,   un   conteneur  citerne  pour  du  vrac  liquide  peut  également  être  manipulé,  stocké,   transporté   dans   une   même   organisation   et   des   moyens   identiques.   Le   conteneur   sert   à   «  gommer  »   la   diversité   de   la   marchandise   à   la   manière,   même   si   cela   est   dans   une   moindre   mesure,   du   datagramme   qui   contient   les   données.       - L’identification  internationale  et  la  traçabilité.  Voir  le  code  BIC.   - La  protection  physique  du  contenu.     - L’anonymisation  du  contenu.     - La  normalisation  de  la  taille  et  des  moyens  de  préhension.    On  cherche  également  à  enrichir  ces  caractéristiques  par    «  l’intelligence  ».  En  effet,  le  fait  d’associer  à  chaque  conteneur  une  interface  de  communication,  une  mémoire  et  une  capacité  de  calcul  permet  d’envisager  de  nombreuses  fonctionnalités.  Citons  par  exemples.     - Le   dialogue   conteneur   –   moyen   permet   de   connaître   précisément   la   position   d’un  conteneur  en  temps  réel,  sa  localisation  sur  un  camion,  un  bateau  ou  un   train   de   manière   à   anticiper   non   seulement   son   heure   d’arrivée   mais   également  sa  manutention  et  son  acheminement  suivant.  Un  conteneur  faisant  Mines  ParisTech,  EPFL  -­‐  TRACE,  Université  Laval  –  CIRRELT           54  
    • OpenFret  :  contribution  à  la  conceptualisation  et  à  la  réalisation  d’un  hub  rail  route  de  l’Internet  Physique     partie  intégrante  de  l’Internet  des  Objets  tout  comme  ses  «  placeurs  »  permet   donc  la  coordination  des  transports,  des  manutentions  ou  des  stockages.   - Le   suivi   de   l’intégrité   du   contenu   par   enregistrement   des   ouvertures,   des   températures,  accélérations,  humidité,  etc.  et  transmission  d’alarme.   - Le  verrouillage  de  conteneurs  entre  eux  pour  en  composer  de  plus  grands.    Ces   conteneurs   conçus   pour   l’Internet   Physique   sont   dénotés   ci-­‐après   comme   étant  des   π-­‐conteneurs.   Le   préfixe   π-­‐conteneur     exploite   les   initiales   anglophones   de  l’Internet  Physique  (Physical  Internet).  Les  π-­‐conteneurs  sont  les  unités  matérielles  de  chargement  et  de  transport  qui  sont  manipulées   et   acheminées   par   les   systèmes   et   infrastructures   de   traitement   et   de  transport   de   l’Internet   Physique.   Ils   se   doivent   d’être   des   modules   logistiques  standardisés  à  l’échelon  mondial  et  définis  par  des  normes  ouvertes.  Les   π-­‐conteneurs   sont   conçus   pour   faciliter   leur   manutention   et   leur   stockage   dans  les  nœuds  physiques  de  l’Internet  Physique,  ainsi  que  leur  transport  entre  ces  nœuds.      En   poussant   plus   loin   la   fonctionnalité   de   ces   conteneurs   on   peut   très   bien   envisager,  pour   ceux   de   petites   tailles,   qu’ils   soient   utilisés   directement   en   magasin   pour  constituer   des   recharges   de   rayon,   voire   des   rayons   eux-­‐mêmes   dans   la   logique   du  prêt   à   vendre.   L’avantage   réside   alors   dans   l’absence   d’exposition   et   de   manipulation  des  marchandises  de  l’usine  au  client.    En   résumé,   les   conteneurs   sont   un   élément   clé   de   l’interopérabilité   nécessaire   au  fonctionnement   adéquat   de   l’Internet   Physique,   rendant   le   réseau   indifférent   aux  divers  contenus  et  aux  modes  de  manutention,  d’entreposage  et  de  transport.  4.1.3 Description  physique  des  π -­‐conteneurs  Au   plan   physique,   les   π-­‐conteneurs   doivent   être   aisés   à   manipuler,   entreposer,  transporter,   sceller,   enclencher,   interloquer,   charger,   décharger,   construire   et  démanteler.  Ils  peuvent  contenir  des  biens  physiques  individuels,  mais  aussi  des  π-­‐conteneurs  de  plus  petites  dimensions,  ou  encore  des  plus  petits  conteneurs  privés  non  conçus  pour  l’Internet   Physique.   Tous   ceux-­‐ci   sont   encapsulés   par   le   π-­‐conteneur   et   sont   non  pertinents  pour  l’Internet  Physique.  Ils  sont  de  taille  variable,  tout  en  étant  modulaires.  De  façon  illustrative,  la  modularité  dimensionnelle  des  π-­‐conteneurs  peut  s’exprimer  autant  en  hauteur,  en  largeur  qu’en  profondeur   externe   à   travers   des   combinaisons   des   dimensions   suivantes  :   0,12   m,  0,24  m,  0,36  m,  0,48  m,  0,6  m,  1,2  m,  2,4  m,  3,6  m,  4,8  m,  6  m  et  12  m.    Les   dimensions   données   ici,   sont   purement   indicatives.   En   effet,   les   conteneurs  maritimes  ISO  ont  une  largeur  extérieure  variables  (2,438  m  ou  2,462)  et  intérieure  également  variable  de  2,33  m,  ou  de  2,42m  pour  y  disposer  des  palettes,  mais  dont  ne  devrait  pas  nécessairement  dépendre  les  conteneurs  de  l’Internet  Physique. Le  point  important   dans   la   conception   des   suites   de   dimensions   internes   et   externes   des  Mines  ParisTech,  EPFL  -­‐  TRACE,  Université  Laval  –  CIRRELT           55  
    • OpenFret  :  contribution  à  la  conceptualisation  et  à  la  réalisation  d’un  hub  rail  route  de  l’Internet  Physique    conteneurs   dépendra   des   choix   de   modularité,   de   structure   et   de   préhension.   Les  dimensions  modulaires  précises  devront  être  le  sujet  d’échanges  pour  la  définition  de  spécifications   internationales.   Dans   la   suite   de   ce   rapport,   quand   nous   indiquerons  2,4m  ou  une  autre  dimension,  cela  devra  être  entendu  comme  aux  alentours  de  2,4  en  attendant  une  définition  précise  et  argumentée  qui  représente  un  sujet  en  lui-­‐même.  La   combinaison   de   leur   modularité   et   de   leur   aisance   à   les   verrouiller   les   uns   aux  autres   permet   de   composer   aisément   des   π-­‐conteneurs   composites   à   partir  d’ensemble   de   plus   petits   π-­‐conteneurs.   De   même   des   π-­‐conteneurs   composites  peuvent   être   décomposés   aisément   pour   permettre   le   traitement   individualisé   de   ses  π-­‐conteneurs  constituants.  Les   π-­‐conteneurs   doivent   avoir   une   empreinte   minimale   lors   de   leur   mise   hors  service,  permettant  facilement  leur  démantèlement  et  leur  construction  sur  demande.  Ils   peuvent   avoir   diverses   capacités   structurelles,   s’adaptant   au   poids   et   aux  caractéristiques  des  charges  à  contenir.  De  même,  ils  peuvent  avoir  des  habilités  de  conditionnement,   par   exemple   le   contrôle   de   la   température,   de   l’humidité   et   de   la  vibration.   Si   de   l’extérieur   les   π   conteneurs   doivent   être   similaires   dans   leurs  interfaces  pour  assurer  la  compatibilité,  l’intérieur  pourra  être  aménagé  en  fonction  du  type  de  produit  transporté,  solide,  liquide,  fragile,  etc.    4.1.4 Description  informationnelle  des  π -­‐conteneurs  Au   plan   informationnel,   les   π-­‐conteneurs   de   l’Internet   Physique   sont   tous   munis  d’une  étiquette  intelligente  (tag)  afin  de  permettre  leur  identification  et  leur  routage  au   sein   de   l’Internet   Physique.   Ceci   permet   également   d’assurer   un   suivi   et   une  traçabilité   sans   faille   des   π-­‐conteneurs   au   sein   de   l’Internet   Physique,   et   également  d’automatiser  un  grand  nombre  d’opérations  de  routage  et  de  stockage.    Les   informations   contenues   dans   le   tag   peuvent   être   de   multiples   natures,   visant  globalement   à   assurer   leur   identification,   leur   intégrité,   leur   acheminement,   leur  conditionnement   et   leur   sécurité.   Le   tag   s’assure   de   rendre   cette   information  disponible  uniquement  aux  parties  pertinentes.  Techniquement,  la  technologie  RFID  est   actuellement   perçue   comme   étant   la   plus   adéquate   pour   équiper   les   tags   des   π-­‐conteneurs.   Comme   pour   tous   les   autres   éléments   de   l’Internet   Physique,   ceci  évoluera  en  fonction  des  innovations  technologiques.  Des  exemples  d’informations  incluses  dans  le  tag  intelligent  d’un  π-­‐conteneur  sont  :   • Identifiant  unique  du  π-­‐conteneur  à  travers  l’Internet  Physique  ;   • Identifiant  du  client  qui  utilise  le  π-­‐conteneur  ;   • Identifiant  du  logisticien  (ou  son  agent  logiciel)  responsable  du  π-­‐conteneur  ;   • Dimensions  du  π-­‐conteneur  (volume  et  poids);   • Capacité  de  charge  structurelle  (interne  et  empilée);   • Fonctionnalités  (de  manutention,  de  stockage,  etc.)  ;   • Exigences  de  conditionnement;   • Identifiant  du  ou  des  contrats  en  vigueur  ;  Mines  ParisTech,  EPFL  -­‐  TRACE,  Université  Laval  –  CIRRELT           56  
    • OpenFret  :  contribution  à  la  conceptualisation  et  à  la  réalisation  d’un  hub  rail  route  de  l’Internet  Physique     • Statut   du   π-­‐conteneur   (signal   et   identificateur   de   défaillance,   d’intégrité   de   scellage)  ;   • Statut  du  π-­‐contenant  (signal  et  identificateur  de  défaillance)  ;   • Spécifications   de   traitement   du   π-­‐conteneur   (transport   d’une   origine   à   une   destination,  fenêtre  de  temps,  etc.)  ;   • Information   détaillée   confidentielle   (ou   pas)   sur   le   contenu,   notamment   les   identifiants  des  π-­‐conteneurs  contenus  ;   • Géolocalisation  par  GPS  ou  GPRS  ;  Le   contenu   des   π-­‐conteneurs   de   l’Internet   Physique   est   protégé   par   une   clé   de  cryptage/décryptage.     Seules   les   informations   nécessaires   à   l’acheminement   des   π-­‐conteneurs  au  sein  de  l’Internet  Physique  sont  accessibles  sans  cette  clé.    4.1.5 Valeur  ajoutée  offerte  par  la  flexibilité  dimensionnelle  des  π -­‐conteneurs  De   manière   générale,   la   grande   flexibilité   offerte   dans   le   dimensionnement   des  conteneurs  de  l’Internet  Physique  permet  une  meilleure  adéquation  entre  la  demande  en   transport   (colis,   palettes,   etc.)   et   l’offre   (l’infrastructure   de   transport   associée).  Elle  dégage  également  une  plus  grande  flexibilité  dans  les  opérations  de  traitement,  de  routage  et  de  stockage  dans  les  différents  nœuds  de  l’Internet  physique.  Ainsi  à  la  différence  des  opérations  actuelles  où  les  conteneurs  sont  essentiellement  limités   aux   deux   colonnes   de   symboles   de   droite   de   la     Figure   11,   les   π-­‐conteneurs  représentés  ici  en  abscisses  par  leur  volume  permettent  de  transporter  des  produits  de  taille  et  en  quantité  très  variables.  La  gamme  des  π-­‐conteneurs    représentés  ici  pourrait  aller  de  0,01m3  à  100m3.    Cette   diversité   de   conteneurs   standardisée   s’intègre   sur   des   moyens   de   transport   qui  peuvent   chacun   contenir   un   ou   plusieurs   π-­‐conteneurs   indépendamment   de   ceux   qui  seraient  composés  à  l’intérieur  de  chaque.  La    Figure  11  montre  ainsi  également  que  les  moyens  actuels  seraient  en  mesure  de  transporter   des   nombres   de   π-­‐conteneurs   importants   sans   entrer   dans   leur  composition.    Mines  ParisTech,  EPFL  -­‐  TRACE,  Université  Laval  –  CIRRELT           57  
    • OpenFret  :  contribution  à  la  conceptualisation  et  à  la  réalisation  d’un  hub  rail  route  de  l’Internet  Physique     Figure  11  :  Répartition  possible  des  tailles  de  conteneurs  par  taille  et  par  mode.  4.2 Les  π -­‐liens  et  les  π -­‐déplaceurs  de  l’Internet  Physique  Les  liens  de  l’Internet  Physique  sont  les  liants  infrastructurels  expressément  conçus  afin  d’habiliter  le  passage  d’un  nœud  à  un  autre  de  l’Internet  Physique.  Les  π-­‐routes  et   les   π-­‐rails   sont   des   exemples   de   π-­‐liens,   correspondant   respectivement   à   des  routes  et  des  voies  ferrées  (rails)  expressément  reconnus    par  l’Internet  Physique.    Ce  sont  ces  π-­‐liens  qu’empruntent  les  π-­‐déplaceurs  qui  déplacent  les  π-­‐conteneurs.  Le  verbe  déplacer  est  utilisé  comme  équivalent  générique  à  des  verbes  tels  transporter,  convoyer   et   manutentionner.   Parmi   les   grands   types   de  π-­‐déplaceurs,   on   inclut   les  π-­‐transporteurs,   les   π-­‐convoyeurs   et   les   π-­‐manutentionnaires.   Ces   derniers   sont   des  humains  notamment  habilités  à  prendre  en  charge  par  eux-­‐mêmes  le  déplacement  de  π-­‐conteneurs.  Les   π-­‐transporteurs   englobent   conceptuellement   les   π-­‐véhicules   et   les   π-­‐porteurs   qui  déplacent   des   π-­‐conteneurs.   Ceux-­‐ci   sont   respectivement   des   véhicules   et   des  porteurs   conçus   pour   habiliter   un   mouvement   facile   et   efficace   des   π-­‐conteneurs  entre   les   π-­‐nœuds.   Ces   deux   types   d’éléments   de   l’Internet   Physique   sont   différentiés  par  le  fait  que  les  π-­‐véhicules  sont  automoteurs  alors  que  les  π-­‐porteurs  doivent  être  tirés   ou   poussés   par   des  π-­‐véhicules,   ou   encore   par   des   π-­‐manutentionnaires   lorsque  les   conditions   le   permettent.   Les   π-­‐véhicules   incluent   notamment   les     π-­‐tracteur   ou  pousseur,   les   π-­‐locomotives,   fonction   de   tracteur   pure,   les   π-­‐porteurs   qui   englobent  notamment  les  π-­‐remorques,  les  π-­‐barges  et  les  π-­‐wagons  et  les  moyens  qui  incluent  les  deux  fonctions  les  π-­‐bateaux,  les  π-­‐avions.  Les  π-­‐chariots  et  les  π-­‐robots,  sont  les  équivalents  des  véhicules  de  transport  et  de  manutention,  mais  qui  sont  ici  habilités  à  œuvrer  dans  l’Internet  Physique.    Les   π-­‐convoyeurs   sont   des   convoyeurs   spécialisés   dans   le   déplacement   en   continu   de  π-­‐conteneurs   au   long   d’un   chemin   déterminé,   sans   usage   de   π-­‐véhicules   ni   de   π-­‐Mines  ParisTech,  EPFL  -­‐  TRACE,  Université  Laval  –  CIRRELT           58  
    • OpenFret  :  contribution  à  la  conceptualisation  et  à  la  réalisation  d’un  hub  rail  route  de  l’Internet  Physique    porteurs.  Il  est  à  noter  qu’étant  donné  que  les  π-­‐conteneurs  sont  conçus  explicitement  pour  faciliter  leur  manutention  à  travers  l’Internet  Physique,  il  est  fort  plausible  que  les   π-­‐convoyeurs   n’aient   ni   rouleaux     ni   courroies,   ceux-­‐ci   agrippant   plutôt   les   π-­‐conteneurs   pour   les   tracter.   Les   π-­‐conteneurs   peuvent   être   motorisés   ou   pas,  exploitant  potentiellement  la  gravité  pour  faciliter  les  déplacements.  Les  π-­‐conteneurs  peuvent  être  stockés  temporairement  sur  un  π-­‐convoyeur  ou  un  π-­‐transporteur    même  si  cela  n’est  pas  leur  fonction  première.    4.3 Les  π -­‐nœuds  de  l’Internet  Physique  Les   nœuds   de   l’Internet   Physique   sont   les   lieux   où   sont   interconnectées   les  prestations  logistiques.  On  appelle  donc  nœud  de  l’Internet  Physique,  ou  simplement  π-­‐nœud,   tout   lieu   conçu   expressément   afin   d’effectuer   des   opérations   sur   des   π-­‐conteneurs,  et  particulièrement  de  réaliser  les  changements  dans  l’acheminement  de  ces   π-­‐conteneurs.   Ces   changements   peuvent   être   physiques,   par   exemple   un  changement  de  moyen  de  transport,  ils  peuvent  être  accompagnés  d’un  changement  de   contrat   de   prestation   par   exemple.   A   chaque   nœud   est   associé   au   moins   un  événement  qui  permet  la  traçabilité  du  passage  par  le  nœud.  Il   existe   dès   lors   différentes   sortes   de   π-­‐nœuds   rendant   des   services   de   différentes  natures  :   du   simple   échange   de   π-­‐porteurs   entre   deux   π-­‐véhicules   au   π-­‐hub   rail-­‐route  tel  que  présenté  au  paragraphe  5.  La   conceptualisation   et   la   caractérisation   des   nœuds   de   l’Internet   Physique   ci-­‐après  incluses   s’inspirent   conceptuellement   de   l’approche   de   protomodèle   de   réseaux   de  centres   (installations,   cellules,   départements,   etc.)   (Montreuil,   2006).   L’approche   vise  à   représenter   l’ensemble   des   centres   d’un   réseau   à   l’aide   d’un   ensemble   récursif  restreint   de   protomodèles,   chacun   avec   des   caractéristiques   génériques   préétablies  en  facilitant  l’analyse,  la  conception,  la  gestion  et  l’opération.  4.3.1 Les  π -­‐nœuds  De  façon  générique,  le  terme  π-­‐nœud  permet  d’englober  conceptuellement  les  π-­‐sites,  les   π-­‐installations   et   les   π-­‐systèmes   qui   sont   respectivement   des   sites,   des  installations  et  des  systèmes  de  manutention  conçus  pour  agir  en  tant  que  nœuds  de  l’Internet   Physique,   réalisant   des   activités   tel   que   recevoir,   trier,   manutentionner,  stocker,   assembler,   désassembler,   construire,   démanteler,   composer,   décomposer   et  expédier  des  π-­‐conteneurs.  Usuellement,  des  π-­‐sites  contiennent  des  π-­‐installations  et  des  π-­‐systèmes  extérieurs,  tandis  que  les  π-­‐installations  contiennent  des  π-­‐systèmes  de  manutention  internes,  quoique  de  multiples  combinaisons  soient  possibles.    Les  types  de  π-­‐nœuds  varient  en  termes  de  mission,  d’habilités  et  de  capacités,  mais  ils   ont   tous   en   commun   qu’ils   sont   explicitement   spécialisés   pour   traiter   des   π-­‐conteneurs  aux  niveaux  physiques  et  informationnels.  Nous  présentons  ci-­‐dessous  un  ensemble  représentatif  de  π-­‐nœuds.  Mines  ParisTech,  EPFL  -­‐  TRACE,  Université  Laval  –  CIRRELT           59  
    • OpenFret  :  contribution  à  la  conceptualisation  et  à  la  réalisation  d’un  hub  rail  route  de  l’Internet  Physique    4.3.1.1 Les  π -­‐transits  Un  π-­‐transit  est  un  π-­‐nœud  ayant  pour  mission  d’habiliter  et  de  réaliser  le  transfert  de   π-­‐porteurs   de   leur   π-­‐véhicule   d’entrée   à   leur   π-­‐véhicule   de   sortie.   Les   π-­‐transits  permettent  le  transport  distribué  de  π-­‐porteurs  par  une  série  de  π-­‐véhicules,  chacun  responsable   d’un   segment   de   la   route   globale   de   leur   source   primaire   à   leur  destination   finale.   Ils   visent   à   assurer   l’exécution   des   activités   de   transfert   de   façon  efficace,  facile,  sure  et  sécuritaire  pour  des  flux  significatifs  de  π-­‐transporteurs.  Les  π-­‐transits   sont   généralement   des   π-­‐sites   ou   des   π-­‐installations,   requérant   de   faibles  investissements  en  π-­‐systèmes.  Dans  un  contexte  de  transport  routier,  un  π-­‐transit  peut  être  aussi  simple  qu’un  π-­‐site  localisé  à  l’intersection  de  deux  autoroutes,  où  les  π-­‐camions  tirant  leur  π-­‐remorque  s’enregistrent  à  leur  arrivée,  stationnent  leur  π-­‐remorque  à  une  localisation  désignée,  puis   quittent   ou   attachent   une   autre   π-­‐remorque   stationnée   dans   une   localisation  désignée.   En   général,   les   π-­‐transits   sont   unimodaux.   Toutefois,   ils   peuvent   être  multimodaux.   Par   exemple,   des   π-­‐remorques   peuvent   être   transitées   de   π-­‐camions  vers   des   π-­‐trains   ou   des   π-­‐bateaux,   ou   vice-­‐versa.   En   général,   les   π-­‐transits   effectuent  du  multiplexage  et  du  démultiplexage  de  π-­‐porteurs.  4.3.1.2 Les  π -­‐commutateurs  et  les  π -­‐passerelles  Un   π-­‐commutateur   est   un   π-­‐nœud   ayant   pour   mission   d’habiliter   et   de   réaliser   le  transfert  de   π-­‐conteneurs  d’un  π-­‐transporteur  entrant  à  un  π-­‐transporteur  sortant  de  même   mode   (par   exemple   rail-­‐rail,   route-­‐route).   Il   n’y   a   pas   de   multiplexage,   il   y   a  plutôt   un   transfert   essentiellement   linéaire.   Une   π-­‐passerelle   a   une   mission   de   même  type   qu’un   π-­‐commutateur,   mais   implique   généralement   le   transfert   entre   deux  modes  distincts  (par  exemple,  rail-­‐route).  4.3.1.3 Les  π -­‐trieurs  Un   π-­‐trieur   est   un   π-­‐nœud   recevant   des   π-­‐conteneurs   de   clients   à   un   ou   plusieurs  points   d’entrée,   devant   les   trier   de   manière   à   les   expédier   à   partir   de   points   de   sortie  spécifiés,  potentiellement  dans  un  ordre  spécifié.    Un  π-­‐trieur  peut  incorporer  des  π-­‐convoyeurs.  4.3.1.4 Les  π -­‐composeurs  Un   π-­‐composeur   est   un   π-­‐nœud   ayant   la   mission   de   composer   des   π-­‐conteneurs  composites   à   partir   d’ensembles   désignés   de   π-­‐conteneurs,   généralement   en   accord  avec  un  aménagement  3D  spécifié  par  le  client,  ou  de  décomposer  des  π-­‐conteneurs  composites   en   un   nombre   de   π-­‐conteneurs   qui   peuvent   être   de   plus   petits   π-­‐conteneurs   unitaires   ou   composites,   en   accord   avec   les   spécifications   du   client.   La  composition   et   la   décomposition   des   π-­‐conteneurs   composites   est   réalisée   en  interloquant  et  déinterloquant  les  plus  petits  π-­‐conteneurs  les  composant.  Il   est   anticipé   que   de   tels   π-­‐composeurs   seront   conçus     pour   composer   ou  décomposer  un  π-­‐conteneur  composite  à  haute  vélocité.  Par  exemple,  il  sera  normal  d’exiger  qu’un  π-­‐composeur  puisse  composer  en  quelques  minutes  un  π-­‐conteneur  de  2,4  X  2,4  X  12  mètres  cubes  à  partir  d’une  vingtaine  de  π-­‐conteneurs  de  plus  petites  Mines  ParisTech,  EPFL  -­‐  TRACE,  Université  Laval  –  CIRRELT           60  
    • OpenFret  :  contribution  à  la  conceptualisation  et  à  la  réalisation  d’un  hub  rail  route  de  l’Internet  Physique    dimensions.  Les   π-­‐composeurs   sont   des   candidats   de   premier   plan   pour   être  automatisés,   pouvant   notamment   intégrer   des   π-­‐convoyeurs   et   des   π-­‐trieurs.   Ils  jouent   le   rôle   des   actuels   palettiseurs   et   dépalettiseurs,   mais   avec   des   π-­‐conteneurs  modulaires   et   standards   plutôt   qu’avec   des   objets   de   multiples   dimensions  arbitraires   plus   ou   moins   faciles   à   manutentionner.   En   d’autres   termes,   les   π-­‐composeurs  effectuent  des  opérations  de  fragmentation  et  de  défragmentation  de  π-­‐conteneurs  composites,  sans  jamais  ouvrir  un  π-­‐conteneur  unitaire.  4.3.1.5 Les  π -­‐magasins  Un   π-­‐magasin   est   un   π-­‐nœud   ayant   pour   mission   d’habiliter   et   de   réaliser   le   stockage  de   π-­‐conteneurs   de   clients   pour   des   durées   cibles   mutuellement   entendues.   Ces  durées   peuvent   être   très   précises   ou   plus   probabilistes,   plus   courtes   ou   plus   longues,  au   mieux   dépendant   des   circonstances.   Les   π-­‐magasins   diffèrent   des   magasins,   des  entrepôts   et   des   systèmes   de   stockage   contemporains   par   rapport   à   deux   points  majeurs.   Premièrement,   ils   se   focalisent   strictement   sur   les   π-­‐conteneurs.   Ils   peuvent  notamment  les  empiler,  les  interloquer  et  les  enclencher  à  un  rack.  Deuxièmement,  ils  ne   traitent   pas   avec   des   produits   (ou   des   SKUs   en   jargon   technique,   selon   le   terme  anglophone  Stock  Keeping  Units),  mais  plutôt  avec  les  π-­‐conteneurs  eux-­‐mêmes  sans  s’occuper   de   ce   qu’ils   contiennent,   chacun   d’eux   étant   contracté,   monitoré   et   géré  individuellement  afin  d’assurer  un  service  fiable  et  de  qualité.  Ceci  dit,  il  est  tout  à  fait  possible  pour  un  π-­‐magasin  de  recevoir  d’un  client  des  π-­‐conteneurs  composites,  de  devoir   les   décomposer,   de   stocker   ses   π-­‐conteneurs   constituants,   puis     d’avoir   à  expédier   quelques   combinaisons   des   π-­‐conteneurs   du   client,   soit   indépendamment  soit   sous   la   forme   d’un   nouveau   π-­‐conteneur   composite.     Dans   de   tels   cas,   soit   le   π-­‐magasin  inclut  un  π-­‐composeur  ou  il  exploite  un  π-­‐composeur  à  proximité.  Dans   les   π-­‐magasins,   la   capacité   et   la   vitesse   de   réception   et   d’expédition     des   π-­‐conteneurs   sont   des   facteurs   clés   de   succès,   au   même   titre   que   la   capacité   de  stockage.  Par  rapport  aux  π-­‐conteneurs,  les  habilités  dimensionnelles,  de  sûreté,      de  visibilité  et  de  conditionnement  sont  aussi  des  facteurs  clés  de  succès.  Les  π-­‐magasins  peuvent   exister   en   une   multitude   de   tailles,   tels   les   π-­‐systèmes   de   stockage   à  l’intérieur   d’installations,   les   π-­‐installations   de   stockage,   ou   encore   les   π-­‐sites  stockant  des  π-­‐conteneurs  à  l’extérieur,  tel  que  les  π-­‐cours  (π-­‐yards).  4.3.1.6 Les  π -­‐hubs  Les  π-­‐hubs  sont  des  π-­‐nœuds  ayant  pour  mission  d’habiliter  et  de  réaliser  le  transfert  de   π-­‐conteneurs   de   π-­‐transporteurs   entrants   à   leurs   π-­‐transporteurs   sortants.   Leur  mission   est   conceptuellement   similaire   aux   π-­‐transits,   mais   ils   traitent   avec   les   π-­‐conteneurs   eux-­‐mêmes   plutôt   qu’avec   les   π-­‐porteurs   uniquement.   Les   π-­‐hubs  habilitent   les   opérations   de   transbordement   (crossdocking)   unimodales   de   π-­‐conteneurs.   De   plus,   les   π-­‐hubs   sont   au   cœur   du   facile,   efficient   et   fiable   transport  multimodal,   permettant   le   transfert   aisé   de   π-­‐conteneurs   entre   les   combinaisons   de  transport   par   route,   rail,   eau   et   air.   Les   π-­‐hubs   effectuent   du   multiplexage   et   du  démultiplexage  de  π-­‐conteneurs.  Mines  ParisTech,  EPFL  -­‐  TRACE,  Université  Laval  –  CIRRELT           61  
    • OpenFret  :  contribution  à  la  conceptualisation  et  à  la  réalisation  d’un  hub  rail  route  de  l’Internet  Physique    Les   π-­‐hubs   simples   débarquent   les   π-­‐conteneurs   de   leurs   π-­‐transporteurs   entrants   et  les   amènent   à   des   localisations   où   ils   sont   prêts   à   réembarquer   sur   leurs   π-­‐transporteurs     sortants.   Pendant   ce   temps,   leurs   π-­‐transporteurs   entrants   sont  chargés  avec  d’autres  π-­‐conteneurs  et  quittent  le  π-­‐hub.  Il  y  a  ainsi  un  flux  continuel  de  π-­‐conteneurs  entrants,  en  transit  et  sortants.  Les   π-­‐hubs   complexes   incorporent   des   π-­‐composeurs   et   des   π-­‐magasins   temporaires.  Les   π-­‐composeurs   permettent   de   décomposer   les   π-­‐conteneurs   composites   entrants  en  ensembles  de  plus  petits  π-­‐conteneurs,  chacun  avec  la  spécification  par  le  client  de  sa   destination   cible,   de   son   temps   de   départ   cible,   ainsi   que   de   son   π-­‐transporteur  sortant.   En   accord   avec   le   client,   ils   permettent   aussi   inversement   de   composer   un   π-­‐conteneur  composite  à  partir  de  plusieurs  π-­‐conteneurs  d’origines  multiples,  devant  être   expédié   à   un   temps   ciblé   sur   un   π-­‐transporteur   sortant   spécifique.   Les   π-­‐magasins   temporaires   permettent   de   la   flexibilité   dans   la   synchronisation   des  arrivées,  des  consolidations  et  des  départs  de  π-­‐conteneurs.    Certains   π-­‐hubs,   par   exemple   ceux   impliqués   dans   le   transport   par   rail,   peuvent   se  restreindre   à   traiter   seulement   des   π-­‐conteneurs   de   grandes   tailles   spécifiques.   Par  exemple,  ils  peuvent  stipuler  qu’ils  se  limitent  à  des  hauteurs  et  des  largeurs  de  2,4  m,  avec   des   longueurs   modulaires   entre   1,2   m   et   12   m.   D’autres   π-­‐hubs   peuvent  inversement   focaliser   sur   des   π-­‐conteneurs   de   plus   petites   dimensions.   Encore  d’autres   peuvent   plutôt   viser   une   offre   aussi   exhaustive   que   possible   avec   le  minimum  de  restrictions  dimensionnelles.  Il  s’agit  là  de  décisions  stratégiques  prises  par  les  propriétaires,  basées  sur  leurs  intentions  d’affaires  et  les  besoins  du  milieu.  4.3.1.7 Les  π -­‐distributeurs  Les   π-­‐distributeurs   ont   pour   mission   d’habiliter   et   de   réaliser   le   transfert   et   le  stockage   de   π-­‐conteneurs   de   leurs   clients,   les   prenant   en   charge   de   leurs   π-­‐transporteurs  entrants  jusqu’à  leur  expédition  sur  leurs  π-­‐transporteurs  sortants.  Ils  sont   les   π-­‐équivalents   des   centres   de   distribution   contemporains,   mais   restreints   aux  π-­‐conteneurs.  Ils  peuvent  effectuer  des  opérations  de  transbordement  comme  les  π-­‐hubs,  stocker  des  π-­‐conteneurs  comme  les  π-­‐magasins,  et  ainsi  de  suite.  Ils  sont  parmi  les  types  de  π-­‐nœuds  les  plus  complexes  et  les  plus  logistiquement  intensifs.  4.3.1.8 Les  π -­‐usines  Les   π-­‐usines   sont   des   usines   qui   reçoivent   leurs   intrants   physiques   (matériaux,  pièces,   modules   et   produits)   encapsulés   à   l’intérieur   de   π-­‐conteneurs,     expédient  leurs  extrants  (produits,  etc.)  aussi  encapsulés  dans  des  π-­‐conteneurs,  et  déplacent  et  stockent    leurs  en-­‐cours  dans  des  π-­‐conteneurs,  en  utilisant  des  π-­‐systèmes.  Le  temps  passé  par  les  objets  physiques  en  dehors  des  π-­‐conteneurs  est  essentiellement  limité  aux   temps   pendant   lesquels   on   leur   fait   subir   des   traitements   (formés,   percés,  assemblés,  inspectés,  etc.).  4.3.1.9 Les  π -­‐interfaces  Enfin,  les  π-­‐interfaces  sont  des  π-­‐nœuds  ayant  pour  mission  d’habiliter  et  de  réaliser  l’interface  entre  l’Internet  Physique  et  les  réseaux  n’en  faisant  pas  partie.  D’une  part,  Mines  ParisTech,  EPFL  -­‐  TRACE,  Université  Laval  –  CIRRELT           62  
    • OpenFret  :  contribution  à  la  conceptualisation  et  à  la  réalisation  d’un  hub  rail  route  de  l’Internet  Physique    elles  reçoivent  des  π-­‐conteneurs  en  provenance  d’autres  π-­‐nœuds  et  les  relâchent  de  telle  sorte  que  ceux-­‐ci  et  leur  contenu  puisse  être  accédé  dans  un  réseau  n’étant  pas  part  de  l’Internet  Physique.  D’autre  part,  elles  reçoivent  des  π-­‐conteneurs  d’un  réseau  hors  de  l’Internet  Physique  (hors-­‐π),  les  enregistrent  dans  l’Internet  Physique,  et  les  expédient  vers  leur  première  destination  de  leur  voyage  à  travers  l’Internet  Physique.  Par  exemple,  une  usine  n’étant  pas  π-­‐habilitée  à  l’interne  peut  avoir  des  π-­‐interfaces  à  ses   centres   de   réception   et   d’expédition.   De   façon   générique,   des   π-­‐installations   de  divers  types  peuvent  incorporer  des  π-­‐interfaces  et  des  centres  hors-­‐π  à  haut  niveau  de  confinement.  Par  exemple,  un  π-­‐distributeur  peut  inclure  quelques  centres  hors-­‐π  réalisant,  en  accord  avec  les  clients,  de  la  personnalisation  ou  des  opérations  à  valeur  ajoutée  sur  des  produits  encapsulés  dans  des   π-­‐conteneurs.  De  tels  centres  peuvent  ouvrir  des  π-­‐conteneurs  et  ainsi  travailler  sur  les  objets  y  étant  contenus.  4.3.2 Synthèse  des  fonctions  des  π -­‐nœuds  Les   π-­‐nœuds,   dépendant   de   leur   complexité   et   des   intentions   soutenant   leur  implantation,   réalisent   une   ou   plusieurs   fonctions   principales.     Plusieurs   de   ces  fonctions  sont  des  fondations  opérationnelles  de  l’Internet  Physique.  Parmi   ces   fonctions,   on   retrouve   le   transit   de   π-­‐porteurs,   le   multiplexage   des   π-­‐conteneurs,     le   stockage   de   π-­‐conteneurs,   la   composition   et   la   décomposition   de   π-­‐conteneurs,   la   conteneurisation   et   la   déconteneurisation   des   objets   physiques   (voir  Tableau  2  Fonctions  typiques  des  nœuds  de  l’Internet  Physique).  Ces   fonctions   peuvent   être   combinées   sur   un   même   site.   Par   exemple   un   π-­‐  distributeur   regroupera   des   fonctions   de   multiplexage,   de   stockage   et   de  décomposition  /  composition.  Les   nœuds   et   les   fonctions   ici   présentés   ne   constituent   nullement   une   liste  exhaustive.  Ils  sont  plutôt  représentatifs.  L’innovation  et  l’amplification  de  l’usage  de  l’Internet  Physique  en  révéleront  certainement  d’autres  tout  à  fait  pertinents  Mines  ParisTech,  EPFL  -­‐  TRACE,  Université  Laval  –  CIRRELT           63  
    •   Multiplexage   Transit     Fonc tion   Fonction  assurant  le  passage  de  π-­‐conteneurs  d’un  π-­‐ Fonction  consistant  à  assurer  le  passage  de  relais  d’un  π-­‐ déplaceur  à  un  autre.  C’est  une  fonction  fondamentale  de   porteur  entre  un  π-­‐véhicule  tracteur  en  entrée  et  un   l’Internet  physique  au  sens  où  elle  permet  le  routage  des  π-­‐ autre  en  sortie.  Ce  passage  peut  être  uniquement  routier   l’Internet  Physique   conteneurs  entre  les  segments.   comme  être  entre  la  route  et  le  rail  ou  la  route  et  la  voie   maritime.   Description   π-­‐trieur,  π-­‐hub   π-­‐transit,   Nœud   typique      Mines  ParisTech,  EPFL  -­‐  TRACE,  Université  Laval  –  CIRRELT           Illustration   OpenFret  :  contribution  à  la  conceptualisation  et  à  la  réalisation  d’un  hub  rail  route  de  64  
    •   Conteneurisation  /   Stockage   Composition  /  Décomposition   Fonc Déconteneurisation   tion   Fonction  normalement   Fonction   Fonction    consistant  à  agréger  un  ensemble  de  π-­‐conteneurs  pour   réalisée  en  entrée-­‐  sortie   permettant  de   en  faire  un  π-­‐conteneur  composite  de  taille  supérieure.  A  l’inverse   de  l’Internet  Physique  par   garder  des  π-­‐ la  décomposition  sépare  un  π-­‐conteneur  en  un  ensemble  de  π-­‐ l’Internet  Physique   ses  utilisateurs,   conteneurs  à  la   conteneurs  de  tailles  inférieures.   encapsulant  des  objets   demande  des  clients   physiques  dans  des  π-­‐ pour  une  durée   Description   conteneurs   convenue.       π-­‐interface   π-­‐magasin   π-­‐composeur   Nœud   typique   NA   NA  Mines  ParisTech,  EPFL  -­‐  TRACE,  Université  Laval  –  CIRRELT           Illustration     OpenFret  :  contribution  à  la  conceptualisation  et  à  la  réalisation  d’un  hub  rail  route  de  65  
    • OpenFret  :  contribution  à  la  conceptualisation  et  à  la  réalisation  d’un  hub  rail  route  de  l’Internet  Physique     Tableau  2  :  illustration  des  fonctions  typiques  d’un  nœud  4.4 Les  π -­‐acteurs  de  l’Internet  Physique  L’Internet   Physique   est   un   système   qui   compte   de   nombreux   acteurs,   ici   dénotés  comme  étant  des  π-­‐acteurs.  Ci-­‐dessous  est  incluse  une  liste  non  exhaustive  des  types  de  π-­‐acteurs.   - Les  utilisateurs  dits  finaux  tels  que  les  producteurs/expéditeurs  de   marchandises  et  les  destinataires/clients  pour  ces  marchandises.  Ces   utilisateurs  finaux  peuvent  être  des  entreprises  ou  bien  des  particuliers.     - Les  fournisseurs  d’infrastructures  de  transports  tels  que  la  SNCF,  les   sociétés  exploitant  les  autoroutes,  les  sociétés  exploitant  des  zones  de   stockage  (dépôt  par  exemple),  etc.    Une  société  comme  DHL  peut   également  être  considérée  comme  fournisseur  d’infrastructure  si,  par   exemple,  elle  met  à  disposition  certaines  de  ces  infrastructures  telles  que   des  hubs  multimodaux.     - Les  fournisseurs  de  moyens  de  transport  tels  que  des  compagnies  de   transport  routier.   - Les  prestataires  logistiques  proposant  des  solutions  multimodales  au   travers  de  l’Internet  Physique  (DHL,  Fedex,  etc.)   - Les  autres  prestataires  de  services  logistiques  qui  n’utilisent  pas  forcément   des  moyens  de  transport.  Par  exemple,  une  société  peut  proposer  des   services  de  traçabilité  avancée  dans  le  cadre  de  l’Internet  Physique  sans   participer  au  transport  proprement  dit  de  marchandises  au  sein  de  ce   système.     - Les  certificateurs.  Pour   faire   le   parallèle   avec   le   monde   de   l’information,   il   s’agit   de   l’équivalent   des  hôtes.  Ils  définissent  la  raison  d’être  du  réseau  et  ses  extrémités.  Les  utilisateurs  du  réseau   sont   de   plusieurs   natures.   Si   dans   un   premier   temps,   on   peut   imaginer   que   les  utilisateurs   seront   des   entreprises   «   des   chargeurs  »  :   entreprises   industrielles,  distributeurs,  prestataires  logistiques  (au  sens  où  ils  peuvent  avoir  recours  à  d’autres  réseaux   que   le   leur),   etc.   dans   un   deuxième   temps   rien   n’empêche   de   penser   que   cela  pourrait   aller   au-­‐delà   et   qu’un   simple   particulier   soit   également   relié   par   une   ou  plusieurs  interfaces  adaptées.    Les   utilisateurs   industriels   géreront   donc   un   ensemble   d’adresses   qui   pourront  correspondre  à  des  quais  (interfaces  avec  le  sous  réseau  interne),  à  des  positions  de  stock  mais  aussi  à  des  positions  sur  chaîne  d’assemblage  pour  les  usines  ou  dans  des  rayons  pour  les  magasins.  Toute   personne   physique   ou   morale   est   donc   susceptible   d’utiliser   l’Internet  Physique  pour  gérer  la  manière  dont  ses  produits  sont  déplacés  jusqu’à  leur  lieu  de  «  consommation  ».    Il   est   à   noter   qu’un   processus   de   l’Internet   Physique   est   associé   à   toute   transaction  commerciale  qui  implique  de  la  marchandise  transmise  entre  deux  acteurs  différents.    Mines  ParisTech,  EPFL  -­‐  TRACE,  Université  Laval  –  CIRRELT           66  
    • OpenFret  :  contribution  à  la  conceptualisation  et  à  la  réalisation  d’un  hub  rail  route  de  l’Internet  Physique    Tout   client   ayant   commandé   une   marchandise   acheminée   au   travers   de   l’Internet  Physique   paie   des   frais   de   transport   comme   dans   un   système   logistique   classique.    Ces   frais   peuvent   être   payés   au   prestataire   ayant   assuré   le   transport   de   la  marchandise  ou  à  un  autre  acteur  en  fonction  des  cas.    Les  fournisseurs  d’infrastructures  sont  rémunérés  en  fonction  de  l’usage  qui  est  fait  de   leurs   infrastructures   dans   le   cadre   de   l  ‘Internet   Physique.   Cette   rémunération  peut   être   dépendante   de   la   performance   offerte   pour   l’infrastructure.   Une   telle  structure  de  coût  permet  d’inciter  les  fournisseurs  d’infrastructures  à  améliorer  leur  offre.   Elle   participe   donc   à   l’amélioration   de   la   performance   du   système   global   que  représente  l’Internet  Physique.    4.5 Illustration  du  fonctionnement  sur  un  exemple  Afin   de   montrer   le   fonctionnement   de   l’Internet   Physique   et   du   modèle   OPSI,   nous  allons  considérer  un  exemple  fictif  afin  de  souligner  les  échanges  de  données  mis  en  œuvre,  les  modalités  de  routage  mobilisées  et  les  services  associés.  4.5.1 Le  cas  d’application  Dans  le  cadre  de  sa  politique  de  réduction  des  niveaux  de  stock,  une  enseigne  de  la  grande  distribution  souhaite  que  pour  certaines  catégories  de  produits  (pondéreux  et  à   forte   rotation),   que   ses   hypermarchés   soient   livrés   directement   par   les  fournisseurs.  Ainsi,  un  embouteilleur  dont  le  site  industriel  est  situé  au  sud-­‐ouest  de  Nîmes   (Gard)   se   trouve   dans   cette   configuration   pour   certaines   de   ses   références  produit.  Le   système   ERP   du   distributeur   via   son   module   achat   émet   une   commande   de  réapprovisionnement   pour   une   quantité   200   d’une   référence   conditionnée   en  canettes  métalliques  de  33  cl.  et  une  quantité  100  pour  une  référence  de  format  1,5l  en   PET.   Cette   commande   est   générée   le   mercredi   à   11h00   afin   de   réapprovisionner  l’hypermarché  situé  à  Creteil  (Val  de  Marne)  avant  le  vendredi  11h00  pour  faire  face  aux  ventes  prévisionnelles  d’un  week-­‐end  annoncé  comme  ensoleillé.  4.5.2 Traitement  de  la  commande  Le  module  Materials  Management  de  l’ERP  du  distributeur  transmet  via  la  couche  7  «  Web   d’approvisionnement  »   l’échéancier   et   les   informations   sur   la   livraison  attendue   ainsi   que   les   données   de   facturation.   Ci-­‐dessous,   de   façon   non   exhaustive  sont  présentées  certaines  de  ces  données  :    Mines  ParisTech,  EPFL  -­‐  TRACE,  Université  Laval  –  CIRRELT           67  
    • OpenFret  :  contribution  à  la  conceptualisation  et  à  la  réalisation  d’un  hub  rail  route  de  l’Internet  Physique    A  la  différence  d’une  commande  classique,  on  peut  noter  que  le  système  ERP  ajoute  un  champ  supplémentaire  nommé  «     Π  Reception  ».  Ce  champ  indique,  d’une  part,  la  localisation   physique   du   quai   de   réception   de   l’hypermarché   de   Créteil   et,   d’autre  part,  l’aptitude  de  ce  quai  de  réception  en  termes  d’admission  et  de  manutention  des  π-­‐conteneurs.  Ainsi,  l’adressage  11.0.43.32,  fourni  à  titre  purement  illustratif,  indique  via   la   séquence   43,   que   le   quai   de   réception   qui   sera   mobilisé,   admet   les   trois  premiers  types  de  π-­‐conteneurs.  La  couche  «  Web  d’approvisionnement  »  remonte  au  module  Sales  and  Distribution  de  l’ERP  du  fournisseur  les  caractéristiques  de  la  commande  émanant  du  distributeur.  Le  système   ERP   du   fournisseur   identifie   alors   les   points   de   sourcing   potentiel   pour   les  références  demandées  et  vérifie  la  disponibilité  de  ses  produits  en  stock.  La  référence  de  format  1,5l  en  PET  est  disponible  sur  le  Π-­‐hub  de  Combs  la  Ville  (Seine  et  Marne)  par   contre   les   canettes   métalliques   format   33   cl.   sont   uniquement   disponibles   à  l’usine  d’embouteillage  dans  le  Gard.    4.5.3 Le  transfert  des  données  entre  les  couches  OPSI  Ces   données   de   localisation   et   de   disponibilité   du   sourcing,   de   caractérisation  physique  des  produits  commandés  (poids,  volume),  de  délai  via  la  due  date  et  de  type  de  π-­‐conteneurs  admis  par  le  point  de  réception  sont  transmis  de  la  couche  7  «  Web  d’approvisionnement  »  vers  la  couche  6  «  Logistique  ».  Dans  d’autres  cas  de  figure,  il  serait   possible   d’ajouter   à   ces   données   une   classe   de   protection   (au   sens   de  l’emballage)  si  les  produits  le  nécessitaient  ou  encore  une  classe  de  dangerosité.    La  couche  6  «  Logistique  »  du  modèle  OPSI  va  définir  maintenant  la  conteneurisation  des  produits  à  expédier  aux  deux  points  de  sourcing  en  fonction  des  attentes  du  point  de   réception   et   de   la   disponibilité   des   π-­‐conteneurs   vides   sur   les   deux   points   de  sourcing.  Cette  couche  génère,  dans  notre  cas,  3  π-­‐conteneurs  à  expédier.  La   couche   5   «  Expédition  »     transforme   ces   données   issues   de   la   couche   6   en   deux  expéditions  à  réaliser  en  fonction  de  la  due  date  attendue.  Pour  cela,  elle  va  s’appuyer  sur   la   classe   de   service   logistique   à   mobiliser.   Cette   notion   de   «  classe   de   service  logistique  »  correspond  à  un  compromis  coût-­‐délai-­‐environnement  qui  a  été  négocié  par   zone   de   destination   et   sur   une   volumétrie   prévisionnelle   entre   le   chargeur   et  l’offreur   de   prestations   Π.   Le   tableau   suivant   présente   de   façon   illustrative   cette  notion   de   valorisation   économique   du   type   de   livraison   demandée   en   termes   de   délai  en  fonction  de  l’impact  environnemental  :   Par  zone  de  destination  au   Faible  Performance   Haute  Performance   départ  d’une  localisation  par   Environnementale   Environnementale   type  de  π-­conteneurs  Livraison  express     Coût1    =  C1   N.A.  Livraison  en  24  heures   Coût2    =  C2   Coût3    =  C3  ouvrées  Mines  ParisTech,  EPFL  -­‐  TRACE,  Université  Laval  –  CIRRELT           68  
    • OpenFret  :  contribution  à  la  conceptualisation  et  à  la  réalisation  d’un  hub  rail  route  de  l’Internet  Physique    Livraison  sous  5  jours   N.A   Coût4    =  C4  Avec  C4  <  C3  <  C2  <  C1   Tableau  3  :  classes  de  services  La  couche  5  «  Expédition  »    génère  donc  deux  expéditions  à  réaliser  avec  la  classe  de  service  souhaitée  et  transmet  ces  caractéristiques  à  la  couche  4  «  Routage  ».  Cette   couche   4   «  Routage  »   va   définir   la   «   meilleure   »   route,   sous   la   forme   d’une  somme   de   segments   à   opérer   pour   réaliser   les   deux   expéditions   spécifiées   par   la  couche   5.   A   ce   niveau,   cette   couche   «  matérialise  »   la   topologie   du   réseau   qu’elle   peut  opérer  pour  réaliser  ces  expéditions.  La  Figure  12  représente  de  façon  schématique  cette  topologie  dans  notre  exemple.     Figure  12  :  réseau  mobilisable  pour  réaliser  les  expéditions  Pour  détailler  le  fonctionnement  de  cette  couche  4,  nous  allons  nous  placer  au  point  de   sourcing   1   correspondant   au   site   d’embouteillage   au   sud   de   Nîmes   d’où   il   faut  expédier  deux  π-­‐conteneurs.    La   couche   4   cherche   donc   à   envoyer   deux   π-­‐conteneurs   depuis   l’adresse   10.0.43.40  (qui   correspond   au   quai   d’expédition   de   l’usine   capable   de   traiter   le   type   de   π-­‐conteneur   spécifié)   vers   l’adresse   de   réception   11.0.43.32   (quai   de   réception   de  l’hypermarché   de   Créteil   défini   dans   la   commande   du   distributeur),   qui   est   au   sein  d’une  organisation  n’appartenant  pas  au  réseau  logistique  de  l’entreprise.    Mines  ParisTech,  EPFL  -­‐  TRACE,  Université  Laval  –  CIRRELT           69  
    • OpenFret  :  contribution  à  la  conceptualisation  et  à  la  réalisation  d’un  hub  rail  route  de  l’Internet  Physique    De   ce   fait,   la   couche   4   va   adresser   cette   demande   d’expédition   à   son   prestataire  logistique   Π   via   son   «  routeur  –   Π  »   situé   à   Nîmes.   Cet   envoi   se   fera   au   travers   d’un  adressage   entre   le   point   d’expédition   de   l’usine   10.0.43.40   et   le   point   de   réception   du  «  routeur  –   Π  »   du   prestataire   à   Nîmes   10.0.49.30.   La   Figure   13   illustre   ce  fonctionnement.     Figure  13  :  routage  au  départ  du  point  de  sourcing  1  Le   routeur   du   type   de   Nîmes,   qui   est   un   élément   essentiel   dans   laiguillage   des   π-­‐conteneurs   dans   le   cadre   de   réseaux   logistiques   maillés,   va   chercher   au   travers   de  l’adresse   de   destination   du   π-­‐conteneurs   le   moyen   de   latteindre.   Pour   cela,   il   va  chercher   un   routeur   Π   voisin   qui   est   situé   sur   la   route   vers   la   destination   ayant   la  capacité  de  traiter  le  type  π-­‐conteneur  et  ce  processus  sera  renouvelé  par  le  routeur  Π   voisin   et   ainsi   de   suite,   de   proche   en   proche   le   conteneur   sera   orienté   vers   sa  destination.    Ce   cheminement   se   fera   à   l’aide   d’échanges   d’informations   entre   les   routeurs   Π   sur  les  routes  actives  quils  possèdent  et  l’aptitude  Figure  13  en  termes  de  π-­‐conteneurs.  La  Figure  13  présente  par  exemple  les  différentes  routes  qui  relient  le  routeur  Π  de  Nîmes  au  routeur  Π  d’Avignon  avec  l’adressage  d’entrée  et  de  sortie  des  π-­‐conteneurs  par  type  de  liaison  logistique  (route,  fer,  fluvial).  Sur   le   même   principe   que   le   protocole   de   routage   dynamique   OSPF   (Open   Shortest  Path   First)   défini   par   lIETF   (Internet   Engineering   Task   Force)   le   routage   au   sein   de  notre   réseau   fictif   va   être   opéré.   Pour   cela,   ce   protocole   de   routage   qui   utilise  lalgorithme   SPF   (Shortest   Path   First),   plus   connu   sous   le   nom   dalgorithme   de  Dijkstra,  va  élire  la  meilleure  route  vers  la  destination  souhaitée.  Mines  ParisTech,  EPFL  -­‐  TRACE,  Université  Laval  –  CIRRELT           70  
    • OpenFret  :  contribution  à  la  conceptualisation  et  à  la  réalisation  d’un  hub  rail  route  de  l’Internet  Physique    Dans   notre   cas   le   routeur   Π   cherche   à   atteindre   le   réseau   qui   héberge   l’adresse   de  destination   de   Créteil   11.0.43.32.   Dans   une   telle   situation,   un   protocole   de   routage  classique   aurait   élu   la   route   passant   par   le   routeur   Π   de   Combs   la   Ville   (cf.   Figure   12)  en  utilisant  une  liaison  routière  directement  depuis  le  routeur  Π  de  Nîmes.    L’usage   d’un   protocole   comme   OSPF   va   nous   permettre   d’utiliser   le   tableau   de   coût  présenté   précédemment   pour   déterminer   un   coût   de   chaque   liaison   (comme   le  rapport  du  coût  à  la  capacité  de  traitement  de  la  liaison)  afin  de  privilégier  lélection  de   certaines   routes.   Plus   le   coût   est   faible,   plus   le   lien   est   intéressant   si   il   ne   viole   pas  la  contrainte  de  due  date.  Ainsi,  dans  notre  cas,  la  route  fluviale  consistant  à  acheminer  les  deux  π-­‐conteneurs  vers  de  routeur  Π  de  Nîmes  vers  routeur  Π  du  port  fluvial  d’Arles  pour  aller  jusqu’au  routeur  Π  du  port  fluvial  de  Lyon  ne  sera  pas  éligible,  même  si  elle  présente  le  coût  le  plus  faible  car  la  durée  d’acheminement  est  trop  longue  pour  la  due  date  attendue.    Cette   information   sur   l’éligibilité   ou   non   de   cette   route   fluviale   est   la   résultante   des  échanges   d’informations   «  temps   réel  »   entre   les   routeurs   Π   Arles   et   le   routeur   Π  Lyon  notamment  sur  le  trafic  au  niveau  des  écluses  comme  le  montre  la  Figure  14  et  des  liaisons  ouvertes  au  départ  du  routeur  Π  Arles  à  la  date  d’expédition.       Figure  14  :  échanges  d’informations  entre  routeurs  Π  sur  une  liaison  fluviale  La   couche   4   «  routage  »   va   donc   établir   le   schéma   logistique   contextuel   à   l’expédition  des  deux  π-­‐conteneurs  au  départ  du  routeur  Π  de  Nîmes.  Dans  notre  cas,  au  regard  de  la  due  date  attendue,  l’algorithme  de  routage  détermine  la  route  suivante  :    Segment  1  :  Routeur  Π  Nîmes  -­‐  Routeur  Π  Avignon  –  route  Mines  ParisTech,  EPFL  -­‐  TRACE,  Université  Laval  –  CIRRELT           71  
    • OpenFret  :  contribution  à  la  conceptualisation  et  à  la  réalisation  d’un  hub  rail  route  de  l’Internet  Physique      Segment  2  :  Routeur  Π  Avignon  –  Routeur  Π  Combs  La  Ville  –  fer    Segment  3  :  Routeur  Π  Combs  La  Ville  –  Point  de  Destination  –  route  Cette   séquence   de   segments   va   être   envoyée   à   la   couche   3   «  Opération   de   Réseau  »  qui  va  gérer  l’affectation  moyen,  π-­‐conteneur  Π  et  segment.  La   couche   3   «  Opération   de   Réseau  »   va   donc   valider   la   possibilité   d’effectuer   le  premier  segment  par  vérification  de  la  disponibilité  du  moyen  de  transport  et  de  sa  capabilité   à   traiter   le   π-­‐conteneur.   Puis,   elle   passera   au   deuxième   segment   et   ainsi   de  suite.   Si   un   segment   ne   peut   pas   être   opéré,   elle   remontera   cette   information   à   la  couche   4   «  Routage  »,   qui   devra   définir   un   nouveau   routage   sous   la   forme   d’une  somme  de  segments  à  opérer  et  redescendre  cette  nouvelle  information  à  la  couche  3.    La   couche   2   «  Liaison  »   va   générer   les   ordres   de   mouvement   liés   à   la   validation   de  l’acheminement  réalisé  à  la  couche  3.    La  couche  1  «  Physique  »  va  permettre  de  remonter  les  données  de  passage  réel  des  π-­‐conteneurs  aux  différents  routeurs  mobilisés  par  la  route  déterminée  au  niveau  4.  Les   informations   de   suivi   et   d’orientation   s’enchaineront   ainsi   jusqu’à   la   réception   de  l’ensemble  des  conteneurs  et  chacun  peut  imaginer  la  suite  jusqu’à  l’hypermarché.    Mines  ParisTech,  EPFL  -­‐  TRACE,  Université  Laval  –  CIRRELT           72  
    • OpenFret  :  contribution  à  la  conceptualisation  et  à  la  réalisation  d’un  hub  rail  route  de  l’Internet  Physique    5 Un  élément  clé  de  l’Internet  Physique  :  le  routeur  Rail-­‐Route  Les  quinze  dernières  années  ont  été  marquées  par  une  augmentation  du  volume  de  transport   de   fret   par   la   route,   ce   qui   représente   une   incompatibilité   sur   le   long   terme  avec  la  volonté  de  migrer  vers  un  transport  de  fret  qui  soit  durable.  La  route  s’étant  imposée  grâce  à  la  souplesse  d’utilisation  qu’elle  offre,  notamment  en  terme  d’horaire  et   de   taille   de   marchandises   transportées,   il   est   nécessaire   d’offrir   une   alternative  performante   sous   la   forme   de   systèmes   logistiques   multimodaux   capables   de   réduire  significativement  la  rupture  de  charge  qui  est  actuellement  mal  maitrisée.    Bien  que  chaque   mode   de   transport   doive   être   optimisé,   seule   la   multi   modalité,   autrement   dit  le   recours   efficace   à   différents   modes   de   transport   isolément   ou   en   combinaison,  débouchera   sur   une   utilisation   optimale   et   durable   des   ressources.   Comme   décrit  dans  le  paragraphe  2.2.2,  l’Internet  Physique  s’inscrit  dans  cette  volonté  de  rendre  le  transport  de  fret  multimodal  aussi  efficace  que  possible.    De   manière   générale,   un   système   automatisé   intelligent   rail-­‐route   pour   le   transport  des   marchandises   réduit   les   interventions   humaines,   et   limite   les   ruptures,   les  erreurs,   les   transferts,   etc.     Tout   comme   l’Internet   digital   a   permis   d’accélérer   un  grand  nombre  de  processus  de  recherche  d’information  de  la  vie  courante,  l’internet  physique  veut   faire   de   même   dans   le   domaine  du  transport  de  fret   en   automatisant  un   maximum   d’opérations   et   en   améliorant   l’interopérabilité   des   systèmes   (systèmes  transport,   systèmes   de   tri   et   de   routage,   etc.).   Dans   cette   partie   nous   allons   présenter  un  élément  important  de  l’Internet  Physique  le  hub  rail-­‐route  qui  est  en  partie  ce  que  le  routeur  TCP/IP  est  à  l’Internet.    Dans   un   premier   temps   nous   analyserons   la   littérature   abondante   sur   la   multi  modalité   puis   nous   proposerons   un   concept   de   hub   pour   rames   qui   sera   décliné   dans  une  version  et  dont  les  performances  seront  évaluées  pour  différentes  configurations  avant  d’en  proposer  des  extensions.    5.1 La  multi  modalité  ferroviaire  :  un  sujet  ancien  mais  aux  enjeux  nouveaux    L’intégration   du   transport   ferroviaire   dans   un   service   multimodal   est   une   question  très  ancienne  qui  a  connu  des  périodes  très  différentes  avec  des  services  qui  se  sont  développés   avant   de   se   réduire   et   peut   être   de   se   redévelopper.   A   titre   d’information  on  pourra  se  référer  aux  services  de  messagerie  offerts  par  la  SNCF  au  lendemain  de  la  deuxième  guerre  mondiale  (LVR,  2005).  Nous  allons  maintenant  examiner  plus  en  avant  l’analyse  des  difficultés  actuelles  de  la  multi  modalité  fer  route  puis    les  voies  explorées  par  la  recherche,  notamment  sur  la  réalisation  du  transfert  modal.    5.1.1 Les  solutions  actuelles  et  les  points  durs  de  la  multi  modalité  fer  route  Si  la  part  modale  du  transport  ferroviaire  pour  ces  marchés  traditionnels  est  d’ores  et  déjà  très  élevée,  ces  marchés  ne  représentent  quant  à  eux  que  5%  du  total  du  trafic  en  surface   (tonnes-­‐km)   pour   l’Europe   des   Quinze   (Savy   and   Aubriot,   2005).   Le   potentiel  Mines  ParisTech,  EPFL  -­‐  TRACE,  Université  Laval  –  CIRRELT           73  
    • OpenFret  :  contribution  à  la  conceptualisation  et  à  la  réalisation  d’un  hub  rail  route  de  l’Internet  Physique    de  croissance  du  transport  intermodal  réside  plutôt  dans  des  marchés  concernant  des  flux  de  moyennes  distances  (entre  200  et  500  km),  pour  des  denrées  périssables  ou  de  grande  valeur,  des  marchandises  en  relativement  petites  quantités  ou  des  flux  qui  demandent   une   grande   vitesse   de   livraison   et   une   grande   flexibilité.   Les   marchés  pour  ce  type  de  flux  est  immense  et  grandit  chaque  jour  davantage,  alors  que  la  part  de   marché   du   transport   intermodal   pour   ces   flux   reste   négligeable  (European  Commission,  1998,  Cardebring  et  al.,  2002).  Le   transport   de   fret   intermodal   peut   être   défini   comme   le   mouvement   de   biens   en  une   seule   et   même   unité   de   charge   par   le   biais   de   plusieurs   modes   de   transport  différents   utilisés   successivement   sans   toucher   aux   biens   eux-­‐mêmes   lors   du  transfert  entre  ces  modes  (European  Commission,  1997).  La  tendance  qui  a  longtemps  perduré  auprès  des  opérateurs  intermodaux  consistait  à  se   focaliser   sur   les   liaisons   point   à   point,   ce   qui   implique   que   toutes   les   unités   de  marchandise   chargées   sur   un   train   à   l’origine   ont   la   même   destination.   Si   un   tel  système   peut   se   révéler   sûr   et   efficient   du   point   de   vue   de   son   coût   et   du   temps   de  transport,   il   requiert   un   taux   constant   et   un   fort   volume   de   marchandises   sur   des  itinéraires  spécifiques.  Les  marchés  traditionnels  pour  le  transport  intermodal  concernent  de  larges  flux  de  marchandises  (surtout  des  marchandises  pondéreuses  ou  dangereuses)  à  transporter  sur   de   relativement   longues   distances   (de   plus   de   700   km),   ou   encore   des   flux   en  provenance   de   très   larges   terminaux   de   départ   comme   peuvent   l’être   les   ports  maritimes  ou  fluviaux  et  parfois  les  aéroports.  L’implémentation   des   réseaux   hub-­‐and-­‐spoke   dans   le   transport   intermodal   est  suggérée   par   plusieurs   auteurs   (Beisler,   1995)   et   (Cardebring   et   al.,   2002,  Bontekoning   and   Kreutzberger,   2001,   Bontekoning   and   Kreutzberger,   1999)   ainsi  que   (European  Commission,   1997)   comme   l’une   des   solutions   potentielles   pour  augmenter  la  part  de  marché  du  fret  concerné  par  cette  solution.  L’organisation  d’un  réseau   hub-­‐and-­‐spoke   diffère   de   l’organisation   traditionnelle   du   transfert   route-­‐rail  en   ce   qu’elle   implique   l’arrivée   et   le   départ   synchronisé   des   trains   par   groupes  permettant   la   concentration   des   opérations   d’échange   de   marchandises   dans   un  espace-­‐temps   restreint.   Si   ces   réseaux   sont   étudiés   de   manière   intensive   au   sein   de  l’industrie  aérienne,  il  n’en  va  pas  de  même  en  ce  qui  concerne  le  fret  en  surface,  où  leur   potentiel   est   pourtant   immense.   D’où   un   intérêt   croissant   pour   la   question  depuis  maintenant  quasi  deux  décennies,  mais  surtout  ces  dix  dernières  années.  Les   opérations   d’échange   de   marchandises   ont   été   analysées   notamment   lors   du  transfert  au  sein  de  hubs  intermodaux  route-­‐rail  (Brunner,  1994,  Rizzoli  et  al.,  2002).  Un   réseau   hub-­‐and-­‐spoke   est   défini   comme   suit  :   des   trains   avec   des   unités   de  marchandises   pour   diverses   destinations   arrivent   à   un   terminal   d’échange   depuis  diverses   origines.   A   ce   terminal   d’échange,   soit   les   wagons   soit   les   unités   de  marchandises   sont   échangées   entre   les   trains   de   telle   sorte   que   les   unités   de  marchandises  qui  sont  adressées  à  une  même  destination  soient  regroupées  dans  le  même   train.   Ces   échanges   ont   lieu   entre   des   trains   appartenant   à   un   même   groupe.  Mines  ParisTech,  EPFL  -­‐  TRACE,  Université  Laval  –  CIRRELT           74  
    • OpenFret  :  contribution  à  la  conceptualisation  et  à  la  réalisation  d’un  hub  rail  route  de  l’Internet  Physique    Les  arrivées  et  les  départs  des  trains  appartenant  au  même  groupe  sont  synchronisés  dans  une  même  fenêtre  temporelle  (Bontekoning  and  Kreutzberger,  1999).  Les  avantages  des  réseaux  hub-­‐and-­‐spoke,  comparés  aux  réseaux  point-­‐à-­‐point,  sont  multiples  :   une   plus   grande   fréquence   de   service   par   relation,   une   augmentation   du  nombre   de   relations   entre   des   points,   surtout   celles   qui   desservent   des   flux  relativement  mineurs,  et  des  économies  d’échelle.  En  effet,  chaque  terminal  d’origine,  à  nombre  de  trains  égal,  est  désormais  en  mesure  d’offrir  plus  de  connexions  vers  des  destinations  différentes  grâce  au  hub  auquel  il  est  relié.  Le  fait  de  pouvoir  regrouper  de   faibles   volumes   de   marchandises   vers   une   seule   et   même   destination   permet   de  desservir   cette   destination   alors   même   que   ces   faibles   volumes   ne   peuvent   pas  justifier   une   connexion   point-­‐à-­‐point.   Les   terminaux   à   destination   sont   quant   à   eux  desservis   par   plus   de   terminaux   aux   origines   diverses,   ou   plutôt   que   d’augmenter   les  fréquences,  il  est  aussi  possible  d’augmenter  la  taille  des  trains.  Le   problème   principal   réside   dans   les   temps   de   transfert,   qui   sont   encore   trop  importants.   Il   y   a   là   une   marge   importante   d’optimisation   qu’il   s’agit   d’explorer,  puisqu’en  Europe  les  opérations  de  triage  qui  représentent  une  large  part  du  temps  total   de   transport.   Un   second   problème   réside   dans   le   surcroit   de   trajet   engendré   par  le  fonctionnement  en  hub  and  spoke  tel  que  mentionné  dans  la  partie      Dès   les   années   1990   un   nouveau   type   de   terminal   intermodal   a   été   introduit   en  Europe,   spécifiquement   conçu   pour   les   réseaux   hub-­‐and-­‐spoke,   Ce   type   de   terminal  peut  avantageusement  remplacer  ces  opérations  de  triage  si  coûteuses  en  temps.  Au  sein   de   ces   terminaux   des   charges   sous   des   formes   standard   (conteneurs,   swap  bodies,   semi-­‐remorques),   sont   transférés   de   manière   d’un   train   à   l’autre   sans   toucher  aux   wagons.   Des   études   portant   sur   ce   nouveau   type   de   terminal   montrent   qu’il  s’avère   plus   efficace   que   les   gares   de   triage   traditionnelles     (European  Commission,  1997,  Bontekoning  and  Kreutzberger,  2001,  Bontekoning  et  al.,  2004)    et    (Jourquin  et  al.,   1999)     car   les   opérations   d’échange   traditionnelles   ont   lieu   en   fonction   d’horaires  qui  ne  sont  pas  optimisés  ni  synchronisées  comme  pour  le  réseau  hub-­‐and-­‐spoke.  Notons   au   passage   que   dans   l’industrie   aérienne   l’arrivée   des   camions   doit   aussi   se  faire   de   manière   synchronisée   selon   une   fenêtre   temporelle   prédéterminée   en  fonction  des  horaires  de  départ  des  avions,  de  façon  à  maintenir  la  ligne  de  tri  et  de  chargement   active   tout   en   minimisant   la   file   d’attente   des   marchandises   qui  attendent   leur   traitement.   Les   marchandises   sont   consolidées   dans   des   conteneurs  aériens  pour  être  ensuite  chargées  à  bord  des  aéronefs.  Cette  opération  a  pour  nom  «  tri  »  (sort),  et  elle  diffère  de  celles  concernant  le  transfert  intermodal  en  surface  en  ce  que  le  processus  de  tri  s’effectue  en  continu  dans  la  fenêtre  temporelle  et  non  pas  par  un  cumul  d’opérations  d’échange  discrètes.  Seulement   trois   réseaux   internationaux   hub-­‐and-­‐spoke   ont   été   ouverts   en   Europe  dans  les  années  1990,  et  deux  ont  depuis  fermé  leurs  portes  en  2004  pour  des  raisons  que  nous  n’avons  pas  réussi  à  déterminer.  Mines  ParisTech,  EPFL  -­‐  TRACE,  Université  Laval  –  CIRRELT           75  
    • OpenFret  :  contribution  à  la  conceptualisation  et  à  la  réalisation  d’un  hub  rail  route  de  l’Internet  Physique    5.1.2 Les  nouvelles  opérations  multimodales    Le  rail  ayant  pour  avantage  sur  la  route  de  consommer  beaucoup  moins  d’énergie,  et  de  générer  beaucoup  moins  de  gaz  à  effet  de  serre,  la  politique  européenne  actuelle  vise   à   augmenter   la   part   des   marchandises   transitant   par   le   rail.   Il   existe   de  nombreuses   façons   de   transborder   une   marchandise   de   la   route   au   rail.   Ici   seront  présentées  deux  méthodes  différentes,  avec  leurs  avantages  et  leurs  inconvénients.  Dans   le   système   autrichien   RoLa   (Rollende   Landstrasse),   les   camions   montent   par  l’arrière   du   train,   l’un   après   l’autre   et   peuvent   passer   entre   les   wagons   grâce   à   des  bogies   renforcés.   Les   chauffeurs   des   camions   sont   rassemblés   dans   un   wagon   à  l’avant   du   train.   L’avantage   de   ce   système   est   de   pouvoir   aller   d’un   point   A   à   un   point  B   avec   le   même   chauffeur   et   le   même   camion.   Cependant,   le   camion   et   le   chauffeur  sont   mobilisés   pendant   tout   le   trajet   en   train,   sans   utilité.   De   plus,   les   camions   se  bloquant   entre   eux,   le   premier   camion   à   être   entré   doit   sortir   en   dernier.   Cela   amène  des  difficultés  importantes  dans  le  cas  d’une  desserte  avec  plusieurs  arrêts  .  Le  Wagon  français  Modalohr  est  un  wagon  pivotant  renforcé  qui  permet  de  charger  les  remorques  de  manière  directe  sans  les  tracteurs.  Le  semi-­‐remorque  monte  sur  le  wagon   qui   a   pivoté   de   30   degré,   lâche   sa   remorque,   et   repart.   Pour   décharger,   le  camion  vient  en  marche  arrière,  raccroche  sa  remorque  et  part.  Le   principal   atout   de   ce   système   est   que   tous   les   camions   peuvent   charger  simultanément   le   train.   Le   temps   de   chargement   d’un   train   en   est   réduit   à   trente  minutes,  dans  le  cas  où  le  terminal  est  aussi  long  que  le  train.  Le  principal  avantage  de  ce  système  en  est  la  vitesse  de  chargement.  De  plus,  le  camion  et  le  chauffeur  ne  reste  pas  sur  le  train  et  peuvent  être  utilisés  pour  d’autres  trajets.  Cependant,  la  remorque  doit   être   récupérée   à   l’arrivée.   Cela   demande   d’avoir   un   autre   camion   qui   vient  chercher   le   chargement   à   la   destination.   Les   terminaux   sont   d’ailleurs   assez  conséquents.  Un  terminal  complet  mesure  800  mètres  de  long  et  60  mètres  de  large,  afin  de  pouvoir  charger/décharger  des  deux  côtés  du  train,  et  sur  toute  sa  longueur.  Des  terminaux  plus  petits,  soit  sur  une  longueur  plus  restreinte,  soit  seulement  sur  un  côté  (moins  larges)  sont  également  envisageables.  Ils  nécessitent  cependant  plus  de  temps  de  chargement/déchargement.  Les  éléments  présentés  ci-­‐dessus  montrent  des  solutions  multimodales  relativement  lourdes   du   fait   des   volumes   et   des   investissements   envisagés.   Ces   solutions   sont  d’autant  plus  difficiles  à  mettre  en  œuvre  que  le  fret  ferroviaire  est  en  déclin,  ce  qui  crée  la  nécessité  d’une  rupture  importante  difficile  à  mettre  en  œuvre  comme  indiqué  par  (Bontekoning  and  Priemus,  2004).    On  constate  cependant  qu’il  est  possible  en  partant  sur  un  concept  simple  de  caisses  mobiles,   de   manutention   par   stacker   et   de   liaisons   point   à   point   de   démarrer   des  activités   de   ferroutage   pour   des   produits   de   grande   consommation,   voir   par   exemple  les  opérations  de  la  société  TAB  (TAB,  2010).  Ce  nouveau  type  de  prestation  est  une  illustration   des   solutions   qui   peuvent   se   développer   suite   à   la   séparation   entre  l’infrastructure   et   les   opérateurs   ferroviaires   et   qui   présentent   des   avantages   en  délai,  en  coût  et  réduction  des  émissions  de  l’ordre  de  50%  (ADEME,  2007b,  ADEME,  2007c).    Mines  ParisTech,  EPFL  -­‐  TRACE,  Université  Laval  –  CIRRELT           76  
    • OpenFret  :  contribution  à  la  conceptualisation  et  à  la  réalisation  d’un  hub  rail  route  de  l’Internet  Physique    5.1.3 Les  recherches  actuelles  pour  l’utilisation  du  rail    Le  transfert  intermodal  est  fortement  promu  par  les  politiques  publiques  à  l’échelle  européenne   pour   des   raisons   environnementales,   d’efficience   économique   et   en  raison   des   avantages   qu’une   telle   coordination   offre   sur   des   options   purement  monomodales   pour   gérer   les   flux   toujours   croissants   du   transport   de   marchandises  (OECD,  1997).    De   ce   fait,   la   Commission   Européenne   a   fondé   un   nombre   important   de   travaux   de  recherche   en   transport   intermodal   au   cours   de   la   dernière   décennie.   Un   certain  nombre   de   manuels   et   de   textes   de   référence   en   transports   traitent   également   la  question  du  transport  intermodal  comme  une  question  à  part  entière  (Button,  1994,  Coyle  et  al.,  2000).  Nous   pouvons   remarquer   un   certain   nombre   de   caractéristiques   qui   contribuent   à  l’efficience  du  fret  intermodal  :   - la   division   des   tâches   entre   les   modes,   avec   les   trajets   de   plus   courte   durée   assumés  par  la  route  tandis  que  ceux  de  plus  longue  durée  sont  assumés  par  le   rail,   qui   du   fait   d’unités   de   transport   plus   larges   demande   une   plus   forte   agrégation  de  flux  de  provenances  diverses  pour  réduire  les  coûts.  En  dépit  de   la   distance   souvent   bien   plus   courte,   les   coûts   du   transport   par   la   route   représentent  souvent  une  large  part  du  coût  total  du  transport  (25  à  40%).  Ces   coûts   limitent   sévèrement   l’intérêt   du   transport   multimodal   comparé   à   un   trajet   totalement   effectué   par   la   route,   et   il   est   primordial   de   les   réduire   puisqu’ils   affectent   directement   la   compétitivité   du   transport   intermodal   (Morlok   et   al.,   1995,   Morlok   and   Spasovic,   1994)   et   (Spasovic   and   Morlok,   1993,   Nierat,   1997).   Des   économies   substantielles   peuvent   être   réalisées   en   regroupant  les  voyages  d’une  manière  plus  centralisée  pour  éviter  notamment   les  retours  à  vide.  En  ce  qui  concerne  le  tronçon  rail,  fait  en  général  de  longues   distances,   bien   qu’au   départ   l’on   ait   assisté   à   une   concentration   des   terminaux   et  des  corridors  de  fret  (Slack,  1990),  un  certain  nombre  d’auteurs  dénoncent   cette   concentration   en   ce   qu’elle   n’apporterait   pas   les   économies   d’échelle   escomptées   (Howard,   1983,   Slack,   1999).   La   localisation   des   terminaux   est   également   une   question   épineuse   du   point   de   vue   de   la   performance   globale   du   réseau,   sur   laquelle   se   penchent   un   certain   nombre   d’auteurs,   mettant   en   évidence,   entre   autres,   que   la   localisation   d’importants   clients   potentiels   est   un   facteur   décisif   dans   le   choix   d’implémentation   (Rutten,   1995,   Van   Duin   and   Van  Ham,  1998,  Arnold  and  Thomas,  1999)  ou  (Meinert  et  al.,  1998).   - des  horaires  synchronisés  et  sans  rupture  de  charge  pour  les  divers  modes,  de   manière   à   ce   que   la   marchandise   n’ait   pas   besoin   d’être   stockée   ni   maniée   pendant   tout   le   trajet   de   son   origine   à   sa   destination   finale   (Bontekoning,   2000a,  Bontekoning,  2000b).   - l’usage  d’unités  de  chargement  standard,  ce  qui  augmente  l’efficience,  car  si  les   charges   peuvent   être   transférées   sans   peine   entre   des   équipements   de   transport   et   de   transfert   standards,   elles   pourront   aisément   switcher   entre   n’importe  quelle  séquence  de  différents  modes,  ce  que  ne  pourra  être  fait  aussi  Mines  ParisTech,  EPFL  -­‐  TRACE,  Université  Laval  –  CIRRELT           77  
    • OpenFret  :  contribution  à  la  conceptualisation  et  à  la  réalisation  d’un  hub  rail  route  de  l’Internet  Physique     facilement   pour   des   cargaisons   qui   requièrent   un   équipement   dédié   spécial   pour  les  traiter  (Betak  et  al.,  1998).   - les  techniques  de  transfert  de  chargement  et  la  manière  dont  elles  contribuent   au   design   optimal   des   équipements   au   sein   des   terminaux   (Ferreira   and   Sigut,   1995,   Woxenius,   1998,   Bontekoning,   2000b,   Bontekoning,   2000a)   et   (Meyer,   1998).   - une  gestion  de  la  chaîne  multi-­‐acteurs.  Le  niveau  de  complexité  est  plus  fort  au   sein  de  chaînes  intermodales  impliquant  un  nombre  d’acteurs  plus  important,   chacun   contrôlant   une   partie   de   la   chaîne   et   entre   lesquels   la   coordination   pose   parfois   problème,   notamment   en   cas   d’absence   notable   de   leadership   (Wiegmans   et   al.,   1999,   Taylor   and   Jackson,   2000,   Woxenius,   1994).   Les   ICT   offrent   ici   de   nouvelles   possibilités   cruciales   pour   le   support   des   tâches   de   contrôle   et   de   coordination   au   sein   de   la   chaîne   intermodale   (Hengst-­‐ Bruggeling,   1999,   Dürr,   1994).   La   question   de   la   responsabilité,   notamment   légale,   en   cas   de   problème,   reste   également   une   question   difficile   pour   ces   chaînes   intermodales   complexes   (Kindrer   and   Brooks,   1997,   Asariotis,   1998,   European  Commission,  1999).    Chacune   de   ces   caractéristiques   a   pu   être   identifiée   et   traitée   dans   la   littérature,   et  quelques   autres   études   traitent   également   la   question   du   choix   modal   et   des  stratégies   fixant   les   prix   du   transport     (Tsamboulas   and   Kapros,   2000,   Murphy   and  Daley,   1998,   Evers   and   Emerson,   1998,   Evers   et   al.,   1996),   ainsi   que   des   politiques  publiques   qui   orientent   la   planification   des   transports   de   marchandises   en   Europe.  Pour  une  approche  comparative  générale  du  développement  du  transport  intermodal  en  Europe  voir  (Charlier  and  Ridolfi,  1994,  Bukold,  1996).  Dans   deux   études   sur   un   axe   dédié   puis   d’un   réseau   fret   AxeFret   (Salini,   2006)   et  RésoFret  (Salini,  2008)  examinent  la  faisabilité  d’une  amélioration  significative  de  la  compétitivité   du   transport   combiné   rail-­‐route   dans   le   cadre   d’un   axe   dédié   au  transport   ferroviaire   de   marchandises.   Les   objectifs   de   l’étude   sont   de   fournir   une  qualité  de  service  comparable  à  la  route.  Pour  ce  faire,  l’étude  s’est  concentrée  sur  un  axe   nord   sud   en   France,   entre   Lille   et   les   Pyrénées.   Plusieurs   scénarios   impliquant  des   investissements   plus   ou   moins   importants,   ont   été   étudiés   et   montrent   qu’un   axe  de   fret   devient   rentable   à   partir   de   25   milliards   de   tonne   kilomètres.   Le   niveau   de  trafic  influence  fortement  la  rentabilité  de  l’axe,  et  en  dessous  d’un  certain  niveau,  le  péage   ne   permet   plus   d’amortir   l’infrastructure.   Les   projets   de   nouvelles   formes   de  train  et  de  système  de  chargement  déchargement  sont  particulièrement  importants,  également  dans  l’organisation  et  la  gestion  des  gares,  qui  reste  un  défi  essentiel  et  sur  lequel  nous  nous  pencherons  dans  le  paragraphe  suivant.  Le   projet   résofret,   lancé   en   2008   évalue   lui   aussi   la   faisabilité   et   la   rentabilité   du  transport  combiné,  mais  désormais  dans  une  logique  de  réseau  utilisant  le  réseau  des  trains   «   Corail   »,   sous   l’hypothèse   de   l’évolution   structurelle   de   l’offre   de   transport  ferroviaire   de   passagers   et   d’une   optimisation   des   circulations   de   trains   de  marchandises.  La  problématique  est  alors  d’étudier  la  mise  en  œuvre  d’une  offre  de  transport  combiné  rapide  cadencée  à  haute  fréquence  utilisant  des  sillons  identiques  à  ceux  des  trains  «  Corail  ».  Mines  ParisTech,  EPFL  -­‐  TRACE,  Université  Laval  –  CIRRELT           78  
    • OpenFret  :  contribution  à  la  conceptualisation  et  à  la  réalisation  d’un  hub  rail  route  de  l’Internet  Physique    On  note  par  ailleurs  à  l’étranger  des  innovations  possible  sur  les  moyens  de  transport  et   d’infrastructure   avec   du   transport   de   conteneur   à   l’unité   par   solution   wagon  automoteur   magnétique   (Atomics,   2006).   Cette   innovation   est   cependant   en   dehors  du  périmètre  du  hub  étudié  ici.  On  doit  donc  constater  que  la  définition  d’une  plateforme  multi  modale  performante  reste  un  enjeu  important  pour  le  développement  du  ferroviaire  sur  des  marchandises  à   forte   valeur   ajouté   et   ce   d’autant   que   l’on   arrive   à   un   moment   où   la   pression   des  critères  environnementaux  s’ajoute  aux  autres.  5.1.4 L’apport  de  l’Internet  Physique  à  l’intermodalité  rail-­‐route  Dans  un  contexte  rail-­‐route,  l’ajout  d’étiquettes  informatiques  aux  conteneurs  permet  tout   d’abord   d’ajouter   de   l’intelligence   dans   les   mouvements   de   manutention   et   de  stockage   de   ces   conteneurs   à   l’intérieur   d’un   hub   rail-­‐route.   En   effet,   différentes  opérations   peuvent   être   automatiquement   déclenchées   et   effectuées   dès   qu’un  conteneur  approche  d’un  senseur  du  hub  qui  va  lire  son  étiquette  informatique  et  son  contenu  (notamment,  la  destination  des  marchandises  contenues  dans  le  conteneur).  Un   hub   rail-­‐route   traite   donc   toutes   les   informations   relatives   aux   marchandises  entrantes  et  effectue  des  actions  en  fonction  de  ces  différentes  informations.  La   plus   grande   flexibilité   offerte   dans   le   dimensionnement   des   conteneurs   de  l’Internet   Physique   permettra   une   meilleure   interaction   entre   la   demande   en  transport   (colis,   palettes,   etc.)   et   l’offre   (l’infrastructure   de   transport   associée).  L’utilisation  de  conteneurs  de  différentes  tailles  donnera  également  une  plus  grande  flexibilité   dans   les   opérations   de   traitement,   de   manutention,   de   routage   et   de  stockage   dans   les   différents   hubs   rail-­‐route   qui   composent   l’Internet   Physique   rail-­‐route.   Cette   automatisation   des   opérations   doit   permettre   une   réduction   des   coûts  opérationnels  tout  en  amenant  en  même  temps  un  gain  de  temps  et  une  amélioration  des  procédés  logistiques  en  terme  de  relation  input/output  et  de  précision.      Enfin   la   connaissance   en   temps   réel   des   différents   éléments   du   réseau   rail-­‐route,   et  en  particulier  la  performance  des  hubs  rail-­‐route  de  ce  réseau,  permet  de  mettre  en  place   des   algorithmes   de   routage   adaptatif   pour   assurer   un   transport   optimal   des  marchandises,   quelles   que   soient   les   conditions   du   système   logistique   et   de   ses  éléments  clés.  En  effet,  un  hub  rail-­‐route  communique  à  tout  moment  avec  les  autres  nœuds   de   l’Internet   Physique   en   leur   fournissant   des   informations   relatives   à   son  aptitude,   à   sa   capacité   et   à   sa   performance.   Une   telle   communication   entre   les  éléments   du   réseau   rail-­‐route   permet   de   prévenir   les   goulots   d’étranglement   mettant  à  mal  la  performance  du  système  entier  et  assure  sa  résilience.    5.2 Les  fonctionnalités  d’un  π-­‐hub  :  rail-­‐route  Un   hub   de   l’Internet   physique   est   un   nœud   de   réseaux   logistiques   qui   manipule,   si  nécessaire,  des  conteneurs  depuis  des  moyens  entrants  vers  des  moyens  sortants.  Par  les   choix   d’affectation   des   conteneurs   à   des   moyens,   le   π-­‐hub   réalise   également   le  routage  des  π-­‐conteneurs  à  l’aide  de  sa  table  de  routage.  Mines  ParisTech,  EPFL  -­‐  TRACE,  Université  Laval  –  CIRRELT           79  
    • OpenFret  :  contribution  à  la  conceptualisation  et  à  la  réalisation  d’un  hub  rail  route  de  l’Internet  Physique    C’est  une  fonctionnalité  qui  s’approche  des  hub  tels  que  connus  dans  l’aérien  ou  les  opérations   de   cross   dock   bien   qu’elle   s’en   distingue   néanmoins   par   trois   aspects  majeurs  :     - la  manipulation  de  marchandises  exclusivement  conteneurisées  ;   - un   fonctionnement   asynchrone   (toutes   les   marchandises   n’ont   donc   pas   besoin   d’arriver,   puis   d’être   déchargées,   triées   et   rechargées   dans   une   fenêtre)  ;   - la  topologie  du  réseau.  5.2.1 Les  services  rendus  par  le  π-­‐hub  Un  π-­‐hub  possède  plusieurs  services  rendus  pour  différentes  couches  de  l’OPSI.    Ces  fonctions  commencent  au  niveau  physique  avec  la  réception,  la  préhension  et  le  transit   des   conteneurs   à   l’intérieur   du   hub   au   niveau   physique.   A   chaque   opération  des   vérifications   de   cohérence   sont   réalisées   entre   la   position   lue   et   la   position  attendue  et  le  statut  du  conteneur.    La   couche   des   opérations   de   réseau   est   particulièrement   importante   dans   un   routeur  puisqu’elle  décide,  pour  chaque  conteneur  sur  son  prochain  segment,  de  l’affectation    d’un  moyen  particulier  à  cette  fin.  C’est  donc  à  ce  niveau  que  pourra  être  organisé  le  transit  dans  le  hub  pour  que  le  conteneur  soit  présenté  sur  un  quai  de  sortie  en  temps  voulu  :  la  rame  ou  le  moyen  routier  sur  lequel  il  aura  finalement  été  affecté.  S’il   arrive   qu’un   conteneur   qui   doit   aller   du   hub   à   B   et   que   la   liaison   ne   pourra   pas  être  assurée  par  le  segment  déterminé,  un  nouveau  routage  aura  été  déterminé  avant  l’entrée   dans   le   hub.   Par   exemple,   si   le   segment   préférentiel   suivant   est   par   une   rame  directe  il  pourra  y  être  substitué  des  segments  ferroviaires  moins  directs  ou  la  route  vers  B  qui  réalise  alors  une  fonction  d’écrêtage,  voir  (Groothedde  et  al.,  2005)  pour  un  algorithme  de  ce  type.    Une   fonction   majeure   du   hub   à   travers   le   choix   des   opérations   de   réseaux   des  conteneurs   sur   le   segment   suivant   est   la   mise   à   jour   de   la   route,   et   de   fiabiliser   le  transport  du  conteneur  de  bout  en  bout.    Pour  ce  faire  un  hub  a  besoin  d’informations  constamment  à  jour  sur  l’aptitude  et  la  performance   des   segments   auxquels   il   est   directement   lié   par   la   table   de   routage  également  à  jour.    Ainsi  chaque  hub  reçoit  pour  chaque  type  de  conteneur,  des  hubs  destinataires:     - L’aptitude  à  accepter  le  type  de  conteneur  ;   - Le  délai  de  traitement  requis  en  fonction  de  son  niveau  d’activité  ;     - Le  délai  proposé  pour  la  réalisation  du  segment  demandé  ;   - Le  taux  de  saturation  du  hub  ;   - Le  taux  de  saturation  du  segment  demandé  ;     - Les  alertes  en  cours  le  cas  échéant  :  météo,  social,  etc.  De  manière  réciproque  le  hub  sera  amené  à  déclarer  ses  aptitudes    et  performances  à  ses  usagers  :  hubs,  moyens  de  transport,  et  autres  interfaces  directes.    Mines  ParisTech,  EPFL  -­‐  TRACE,  Université  Laval  –  CIRRELT           80  
    • OpenFret  :  contribution  à  la  conceptualisation  et  à  la  réalisation  d’un  hub  rail  route  de  l’Internet  Physique    Le   hub   renvoie   également   des   informations   à   des   niveaux   supérieurs   pour   permettre  le   suivi   des   conteneurs,   des   expéditions   et   la   facturation   des   services   aux   clients  concernés.  Ce   court   descriptif   se   limite   à   la   fonction   «  hub  »   et   ne   prend   pas   en   compte   les  fonctions   associées   du   type   stockage   (hors   temps   nécessaire   au   passage)   ou  composition  décomposition.    A  ce  niveau,  le  principe   reste  identique  quels  que  soient  les  moyens  employés  dans  le  hub  et  pour  les  trajets  inter  hubs  :  trains,  camions,  navires,  etc.    5.2.2 Typologie  des  hubs  de  l’Internet  Physique  et  positionnement  du  hub  rail  route  En   se   concentrant   uniquement   sur   la   fonction   hub   d’un   site   Internet   Physique,   il  existe   une   variété   de   cas   possibles   suivant   les   moyens   de   transports   présents   en  entrée   et   en   sortie   et   les   volumes   des   conteneurs   qui   en   découlent.   Les   hubs   peuvent  être  classés  par  deux  grandes  variables  :   1. Les  infrastructures  et  les  moyens  de  transport  qui  sont  reliés  entre  eux  par  le   hub  ;   2. La  taille  des  conteneurs  gérés.  Ces  variables  définissent  la  capabilité  globale  d’un  hub  (maritime,  fluvial,  ferroviaire,  routier)  et  les  familles  de  tailles  de  conteneurs  manipulés.  La  Figure  15  :  positionnement  de  différents  hubs  montre  des  zones  possibles  de  hubs  des   familles   de   tailles   de   conteneurs   et   par   type   de   transport.   Ainsi   un   hub   uni   modal  fonctionnera  dans  une  bande  en  diagonal  alors  qu’un  hub  multimodal  est  représenté  par   un   trapèze.   Les   hubs   représentés   sont   sans   fonctions   de   composition   /  décomposition  de  conteneurs.  Mines  ParisTech,  EPFL  -­‐  TRACE,  Université  Laval  –  CIRRELT           81  
    • OpenFret  :  contribution  à  la  conceptualisation  et  à  la  réalisation  d’un  hub  rail  route  de  l’Internet  Physique       Figure  15  :  positionnement  de  différents  hubs  uni  modaux    Au   niveau   des   hubs   rail   route   leur   domaine   potentiel   (conteneur,   moyen)   est   défini  par  la  Figure  16.    Deux  grands  niveaux  de  hub  peuvent  être  envisagés  pour  les  hubs  rail  route  :     1. Le   premier   niveau   est   fondé   sur   des   conteneurs   de   2,4m   de   largeur   et   s’adresse  plus  particulièrement  à  des  flux  inter  régionaux  ou  euro  régionaux.     2. Le   second   niveau   permet   de   manipuler   des   conteneurs   de   la   famille   de   taille   inférieure   et   à   ce   titre   s’adresse   plus   particulièrement   aux   zones   urbaines   denses.    Naturellement  la  fonction  composition  /  décomposition  permet  de  faire  le  lien  entre  les  niveaux.      Mines  ParisTech,  EPFL  -­‐  TRACE,  Université  Laval  –  CIRRELT           82  
    • OpenFret  :  contribution  à  la  conceptualisation  et  à  la  réalisation  d’un  hub  rail  route  de  l’Internet  Physique     Figure  16  :  le  domaine  des  hubs  rail  route  avec  fonctions  de  composition  /et  de   décomposition  5.2.3 Choix  d’un  hub  rail  route  Il  s’agit  d’un  hub  multi  modal  car  c’est  un  des  points  difficiles  dans  tout  programme  de   passage   vers   le   transport   ferroviaire   mais   sans   opération   de   composition  décomposition  pour  avoir  une  structure  simple.  La  Figure  17  :  positionnement  du  hub  rail  route  retenu  montre  la  famille  de  conteneurs  traitée  (l  =  2,4m)  et  les  moyens  de  transport  concernés  :  rame  ferroviaire  et  de  semi-­‐remorque  à  camionnette.  Ce  choix  permet  de  :     - s’appuyer  sur  des  conteneurs  proches  des  formats  existants  20ft  et  40ft  ;   - d’utiliser  des  wagons  plats  existants  (dans  un  premiers  temps)  ;   - d’avoir  une  double  accessibilité  latérale  ;   - travailler  sur  une  gamme  de  conteneurs  de  7  à  70m3  ;     Figure  17  :  positionnement  du  hub  rail  route  retenu  5.2.4 Concept  des  flux  et  organisation  Une   des   difficultés   des   opérations   de   tri   entre   voies   ferrées,   sans   parler   de  l’adjonction  d’une  sortie  routière,  est  le  nécessaire  croisement  de  flux  «  lourds  ».  Cette  difficulté  est  résolue  de  différentes  manières  suivant  les  technologies  de  triage  mais  elles  ont  toutes  en  commun  de  partir  du  principe  d’un  tri  sur  plusieurs  voies  car  il  y  a,  à  chaque  instant,  une  bijection  entre  l’origine  ou  la  destination  et  une  voie.    Les  travaux  de  recherche  menés  dans  ce  domaine  montrent  d’une  part  la  complexité  des   opérations   de   tri   des   wagons   (Ballot   and   Fontane,   2006)   et   d’autre   part   la  nécessité  d’atteindre  une  taille  critique  pour  avoir  un  intérêt  à  passer  par  un  centre  Mines  ParisTech,  EPFL  -­‐  TRACE,  Université  Laval  –  CIRRELT           83  
    • OpenFret  :  contribution  à  la  conceptualisation  et  à  la  réalisation  d’un  hub  rail  route  de  l’Internet  Physique    de  tri,  ce  qui  constitue  un  frein  important  à  l’adoption  de  ces  technologies  (Jeong  et  al.,  2007)  ou  (Bontekoning  and  Priemus,  2004).  Pour   dépasser   ces   limites,   le   concept   présenté   s’organise   autour   d’une   seule   voie   et  d’un   découpage   des   opérations   du   π-­‐hub   en   quatre   zones   fonctionnelles.   Tel   que   le  montre   la   figure   ci-­‐dessous,     le   π-­‐hub   est   organisé   autour   d’une   zone   bimodale   route-­‐rail,   d’une   zone-­‐bimodale   rail-­‐route,   d’une   zone   unimodale   post-­‐rail   et   d’une   zone  unimodale   pré-­‐rail.   Les   zones   bimodales   et   unimodales   sont   aménagées   de   part   et  d’autre  de  la  voie  ferrée.     Figure  18  :  modèle  conceptuel  agrégé  d’un  π-­hub  rail-­route  de  base  Les   deux   zones   supérieures   sont   des   zones   intra   ferroviaires,   et   les   deux   zones  inférieures   sont   des   zones   d’interface   entre   la   route   et   le   fer.   La   rame   qui   rentre   dans  le  hub  rencontre  en  premier  lieu  la  zone  gauche  qui  est  une  zone  de  déchargement  en  intra  ferroviaire  en  partie  supérieure  et  vers  la  route  en  partie  inférieure.  Après  s’être  décalée   de   zone   la   rame   rencontre   la   zone   de   rechargement,   soit   depuis   la   route  partie  inférieure,  soit  depuis  le  rail  en  partie  supérieure.    On   note   dès   à   présent   qu’il   n’y   a   pas   de   flux   route-­‐route   sur   le   schéma   représenté   car  il  n’est  pas  prévu  à  ce  stade  mais  pourrait  être  ajouté  sans  difficulté.        Mines  ParisTech,  EPFL  -­‐  TRACE,  Université  Laval  –  CIRRELT           84  
    • OpenFret  :  contribution  à  la  conceptualisation  et  à  la  réalisation  d’un  hub  rail  route  de  l’Internet  Physique       Figure  19  :  modèle  conceptuel  d’un  π-­hub  rail-­route  de  base  La  taille  des  zones  peut  être  ajustée  pour  faire  face  à  la  croissance  du  trafic  entre  1  conteneur,  1  wagon  ou  et  1  rame.    Cette  description  fonctionnelle  peut  être  réalisée  de  différentes  manières  d’un  simple  stacker  à  des  installations  automatisées  de  transit.  5.3 Illustration  d’une  conception  possible  pour  un  type  de  routeur  rail  route  La  cadre  conceptuel  décrit  en  section  précédente  permet  une  multitude  de  variantes  d’implantation   de   π-­‐hubs   rail-­‐route,   dépendant   des   technologies   et   des   capacités  implantées,   ainsi   que   de   la   stratégie   opérationnelle   sélectionnée.   Ci-­‐après   est   décrit  un  design  potentiel,  à  la  fois  simple  et  porteur  de  performances  bien  au-­‐delà  de  ce  qui  existe  actuellement.  5.3.1 Design  macroscopique  du  π -­‐hub  rail-­‐route  De   manière   à   bien   saisir   le   design,   il   faut   commencer   par   une   vue   macroscopique,  telle   que   présentée   en   Figure   20.   Le   π-­‐hub   est   implanté   sur   une   voie   d’accès   en  parallèle   de   la   voie   ferroviaire   principale,   ne   perturbant   en   rien   le   trafic   sur   cette  voie.  En  complément  il  peut  exister  des  voies  d’attente  d’arrivée  des  rames  au  π-­‐hub  et   de   départ   des   rames   vers   la   ligne.   Les   π-­‐trains   arrivant   au   π-­‐hub   ne   sont   jamais  démembrés.   Leurs   π-­‐wagons   restent   toujours   attachés,   notion   de   rame.   Lorsque   le  déchargement   et   le   rechargement   de   π-­‐conteneurs   sont   terminés,   les   π-­‐trains  repartent   simplement   sur   la   voie   d’accès,   puis   réintègrent   la   voie   ferroviaire   qui  permet  de  rejoindre  la  grande  ligne.    Mines  ParisTech,  EPFL  -­‐  TRACE,  Université  Laval  –  CIRRELT           85  
    • OpenFret  :  contribution  à  la  conceptualisation  et  à  la  réalisation  d’un  hub  rail  route  de  l’Internet  Physique       Figure  20  :  illustration  macroscopique  du  π -­hub  rail-­route  Tel   que   décrit   en   section   5.2,   le   π-­‐hub   rail-­‐route   est   lui-­‐même   composé   de   deux   π-­‐hubs.  L’un  spécialisé  dans  le  déchargement  des  π-­‐conteneurs  et  leur  transfert  vers  la  route   ou   vers   l’autre   π-­‐hub   spécialisé   dans   le   chargement   des   π-­‐conteneurs.   Tel  qu’illustré  à  la  Figure  21,  chacun  de  ces  deux  π-­‐hubs  a  été  élaboré  de  manière  à  traiter  cinq   π-­‐wagons   en   même   temps,   tant   en   déchargement   qu’en   chargement.   Ainsi,   à   la  Figure   21,   on   voit   la   π-­‐locomotive   arrêtée   de   telle   sorte   que   les   cinq   premiers   π-­‐wagons   sont   en   place   dans   le   π-­‐hub   bimodal   rail→(rail-­‐route)   introduit   Figure   17,  lequel  est  bien  structuré  en  zones  alignées  sur  chacune  des  localisations  de  π-­‐wagons.  La   décision   du   nombre   de   zones   permettant   le   traitement   de   5   π-­‐wagons   de   façon  simultanée   est   une   première   décision   importante   de   design,   tout   comme   la  structuration  en  de  telles  zones.      Figure  21  :  vue  du  π -­hub  rail-­route  à  l’arrivée  d’un  π -­train  de  25  π -­wagons  au  temps  0  5.3.2 Les  dimensions  de  π -­‐conteneurs  traitées  par  le  π -­‐hub  rail-­‐route12  Une   autre   décision   stratégique   de   design   du   π-­‐hub   rail-­‐route   est   la   gamme   de   π-­‐conteneurs  et  de  π-­‐wagons  qu’il  acceptera  de  traiter.  Le  design  élaboré  se  limite  à  des                                                                                                                  12  Les  dimensions  sont  des  ordres  de  grandeur  des  dimensions  utiles  Mines  ParisTech,  EPFL  -­‐  TRACE,  Université  Laval  –  CIRRELT           86  
    • OpenFret  :  contribution  à  la  conceptualisation  et  à  la  réalisation  d’un  hub  rail  route  de  l’Internet  Physique    π-­‐conteneurs   de   2,4   mètres   de   haut   et   de   2,4   mètres   de   large,   avec   des   longueurs  possibles  de  1,2  mètre,  2,4  mètres,  3,6  mètres,  4,8  mètres,  6  mètres  et  12  mètres.  Il  se  limite   à   des   π-­‐wagons   ayant   une   capacité   dimensionnelle   effective   de   2,4   mètres   de  large   et   de   18   mètres   de   long.   Il   se   limite   aussi   à   ne   pas   empiler   les   conteneurs   de  2,4m   de   haut.   Ceci   implique   qu’un   π-­‐wagon   contient   au   maximum   un   seul   π-­‐conteneur  de  haut  et  de  large,  et  au  plus  15  π-­‐conteneurs,  les  plus  courts  à  1,2  mètres  de  long.  Ceci  implique  aussi  qu’opérationnellement,  comme  le  montre  Figure  21,  il  n’y  a   jamais   d’obstruction   en   largeur   ou   en   hauteur   pour   l’entrée   ou   la   sortie   d’un   π-­‐conteneur   d’un   π-­‐wagon,   ce   qui   est   un   facteur   important   de   simplicité   et   de  productivité.  5.3.3 Design  systématique  du  π -­‐hub  rail-­‐route  Le   design   du   π-­‐hub   exploite   rigoureusement   le   modèle   conceptuel   décrit   en   section  5.2.  Cette  section  décrit  systématiquement  le  design  du  π-­‐hub  à  travers  l’exploitation  d’un   exemple   de   π-­‐train   que   le   π-­‐hub   doit   servir,   le   déchargeant   des   π-­‐conteneurs  devant   transiter   par   le   π-­‐hub,   et   y   chargeant   les   π-­‐conteneurs   devant   quitter   le   π-­‐hub  sur  ce  π-­‐train.    D’abord,   la   Figure   21   montre   l’état   initial   du   π-­‐hub   à   l’arrivée   du   π-­‐train.   On   y  remarque   d’entrée   de   jeu   qu’un   nombre   de   π-­‐camions   et   de   π-­‐camions-­‐remorques  sont   stationnés   au   quai   de   la   π-­‐passerelle   hub→route   (voir   Figure   19),   attendant   le  chargement   de   π-­‐conteneurs   devant   leur   être   transférés.   Elle   montre   aussi   dans   sa  portion  droite  un  ensemble  de  π-­‐conteneurs  stationnés  dans  les  π-­‐trieurs  pré-­‐rail  et  route→rail,  en  accord  avec  la  logique  conceptuelle  illustrée  en  Figure  19.  Les   quatre   π-­‐hubs   constituants   sont   tous   représentés   par   une   matrice   de   cinq   par  cinq,   où   chaque   position   de   la   matrice   correspond   à   l’espace   d’un   π-­‐wagon.  Conceptuellement,  à  travers  une  π-­‐passerelle,  les  π-­‐wagons  sont  glissés  hors  de  leur  π-­‐wagon  jusqu’à  l’alvéole  adjacente,  puis  le  π-­‐trieur  prend  en  charge  leur  mouvement  vers   la   destination   appropriée,   et   lorsque   pertinent,   ils   sont   pris   en   charge   par   une  π-­‐passerelle   les   glissant   sur   leur   π-­‐camion,   π-­‐remorque   ou   π-­‐wagon   sortant.  Technologiquement,   il   existe  de   nombreuses   alternatives   permettant   de   réaliser   ces  prises  en  charge,  variant  entre  les  technologies  convoyeuses  et  véhiculaires.  Ces  choix  technologiques  ne  font  pas  l’objet  de  la  présente  phase  de  la  recherche.  Sur   le   plan   opérationnel,   le   π-­‐hub   rail-­‐route   élaboré   exploite   un   temps   de   takt   fixe  pour   chaque   cycle   partout   dans   son   enceinte,   ici   fixé   à   une   minute,   puis   à   45  secondes.   Ce   temps   de   takt   (de   cadencement)   discipline   toutes   les   opérations,  allouant  le  même  temps  à  chacune  de  celles-­‐ci  :   -­‐ Déchargement   d’un   π-­‐conteneur,   d’un   π-­‐wagon,   d’un  π-­‐camion   ou   d’une   π-­‐ remorque;   -­‐ Glissement  d’un  π-­‐conteneur  d’une  extrémité  à  l’autre  d’un  π-­‐trieur  ;   -­‐ Glissement  d’un  π-­‐conteneur  d’une  extrémité  à  l’autre  d’une  π-­‐passerelle  ;   -­‐ Chargement   d’un   π-­‐conteneur   sur   un   π-­‐wagon,   un  π-­‐camion   ou   une   π-­‐ remorque.  Mines  ParisTech,  EPFL  -­‐  TRACE,  Université  Laval  –  CIRRELT           87  
    • OpenFret  :  contribution  à  la  conceptualisation  et  à  la  réalisation  d’un  hub  rail  route  de  l’Internet  Physique    Ce  temps  de  takt  d’une  minute  régularise  la  dynamique  opérationnelle  du  π-­‐hub.  Par  exemple,   assumant   que   l’arrivée   du   π-­‐train   telle   qu’illustrée   en  Figure   21   correspond  au   temps   0,   la   Figure   22   illustre   l’état     au   temps   1.     On   y   remarque   en   portion   gauche  inférieure   que   cinq   π-­‐conteneurs   ont   été   déchargés   de   leur   π-­‐wagon   entrant   et  localisés   sur   la   position   adjacente   dans   le   π-­‐trieur   hub→route   alors   que   trois   π-­‐wagons   sont   au   même   stade   dans   le   π-­‐trieur   post-­‐rail   dans   la   portion   supérieure  gauche.   La   stratégie   opérationnelle   limite   ici   le   déchargement   ou   le   chargement  simultané   de   π-­‐conteneurs   non   adjacents   sur   leur   π-­‐wagon   afin   d’éviter   les  complications   techniques   pour   affréter   et   désaffréter   un   π-­‐conteneur,   ce   qui   est  illustré  en  Figure  22.     Figure  22  :  état  du  π -­hub  rail-­route  au  temps  1-­minute  après  l’arrivée  d’un  π -­train  En   fonction   du   temps   de   takt,   une   minute   plus   tard,   les   π-­‐conteneurs   sortis   de   leur   π-­‐wagon   au   temps   1   sont   maintenant   rendus   à   leur   destination   dans   leur   π-­‐trieur  respectif.   Parallèlement   fut   sortie   une   deuxième   vague   de   π-­‐conteneurs   de   leur   π-­‐wagons  respectifs.  La  Figure  23  montre  ainsi  l’état  résultant  au  temps  2.  Mines  ParisTech,  EPFL  -­‐  TRACE,  Université  Laval  –  CIRRELT           88  
    • OpenFret  :  contribution  à  la  conceptualisation  et  à  la  réalisation  d’un  hub  rail  route  de  l’Internet  Physique       Figure  23  :  état  du  π -­hub  rail-­route  au  temps  2-­minutes    Une  fois  à  l’extrémité  du  π-­‐trieur  hub→route,  au  prochain  cycle  les  π-­‐conteneurs  sont  pris  en  charge  par  la  π-­‐passerelle  hub→route  pour  les  acheminer  au  pied  de  leur  π-­‐camion   ou   π-­‐remorque   de   sortie.   Tel   qu’illustré   en   Figure   24,   ceci   implique   ici   une  rotation   à   90   degrés   des   π-­‐conteneurs   afin   de   les   aligner   avec   leur   π-­‐transporteur  affecté,   sauf   pour   les   π-­‐camions   stationnés   à   l’extrémité   gauche   de   la   π-­‐passerelle.  Pendant  que  ces  opérations  s’effectuent,  les  π-­‐conteneurs  de  2e  vague  juste  sortis  de  leur  π-­‐wagon  sont  glissés  à  l’extrémité  de  leur  π-­‐trieur  respectif,  et  les  π-­‐conteneurs  de  3e  vague  sont  débarqués  de  leur  π-­‐wagon  si  une  telle  3e  vague  est  nécessaire.  Cette  série   de   cycles   se   poursuit   jusqu’à   ce   que   tous   les  π-­‐wagons   entrants   soient   vidés   des  π-­‐conteneurs  devant  être  transités  au  π-­‐hub  rail-­‐route.    Mines  ParisTech,  EPFL  -­‐  TRACE,  Université  Laval  –  CIRRELT           89  
    • 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       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  Une   fois   tous   les   π-­‐conteneurs   transitaires   déchargés,   le   π-­‐train   avance   de   cinq   π-­‐wagons  pour  entamer  une  nouvelle  phase  opérationnelle.  Dans  l’exemple  illustré,  ceci  se  produit  au  temps  5,  tel  que  le  montre  la  Figure  25.  On  y  remarque  que  plusieurs  π-­‐camions-­‐remorques  ont  déjà  quitté  le  π-­‐hub,  chargés  de  leurs  π-­‐conteneurs  affectés  et  que  deux  sont  actuellement  en  voie  de  le  quitter.  On  y  voit  aussi  que  les  π-­‐conteneurs  devant  embarquer  dans  la  première  vague  de  chargement  de  π-­‐conteneurs  dans  des  π-­‐wagons   ont   préalablement   été   amenés   par   les   π-­‐trieurs   respectifs   en   bordure   de  π-­‐passerelle,  prêts  à  embarquer  dans  leur  π-­‐wagon.  Cette  préparation  se  fait  en  temps  masqué   durant   le   séjour   du   π-­‐train   depuis   l’origine   des   π-­‐conteneurs   transitaires  jusqu’au  π-­‐hub.  Mines  ParisTech,  EPFL  -­‐  TRACE,  Université  Laval  –  CIRRELT           90  
    • OpenFret  :  contribution  à  la  conceptualisation  et  à  la  réalisation  d’un  hub  rail  route  de  l’Internet  Physique        Figure  26  :  état  du  π -­hub  rail-­route  au  temps  6,  montrant  le  début  de  la    seconde  phase   opérationnelle,  avec  déchargement  et  chargement  simultanés  Une  minute  après  l’avance  du  π-­‐train,  déjà  une  première  vague  de  chargement  et  de  déchargement  est  réalisée,  tel  que  le  montre  la  Figure  26.  Les  cycles  se  poursuivent  jusqu’à  ce  que  d’une  part  tous  les  π-­‐conteneurs  transitaires  entrants  soient  déchargés  de   leur   π-­‐wagon   respectif   et   que   d’autre   part   tous   les   π-­‐conteneurs   transitaires  sortants  soient  chargés  dans  leur  π-­‐wagon  respectif,  et  que  le  π-­‐train  quitte  le  π-­‐hub.     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  Mines  ParisTech,  EPFL  -­‐  TRACE,  Université  Laval  –  CIRRELT           91  
    • OpenFret  :  contribution  à  la  conceptualisation  et  à  la  réalisation  d’un  hub  rail  route  de  l’Internet  Physique    L’opération  du  π-­‐hub  est  perpétuelle,  passant  d’un  π-­‐train  au  suivant  tout  au  long  de  son  existence.  Les  cycles  associés  aux  trains  sont  entrelacés,  le  π-­‐hub  commençant  à  traiter  des  π-­‐conteneurs  de  futurs  π-­‐trains  bien  avant  qu’ils  arrivent  et  même  avant  que  le  présent  π-­‐train  ne  quitte  le  π-­‐hub.  C’est  ce  phénomène  qu’illustre  la  Figure  27  en  montrant  l’état  du  π-­‐hub  au  temps  17  où  s’amorce  la  réception  de  π-­‐conteneurs  du  prochain  train  alors  que  les  opérations  de  chargement  et  de  déchargement  vont  bon  train  sur  l’actuel  π-­‐train.  Finalement,  la  Figure  28    montre  l’état  du  π-­‐hub  au  départ  final  du  π-­‐train  à  peine  24  minutes  après  son  entrée  !     Figure  28  :  état  du  π -­hub  rail-­route  au  temps  24  au  départ  du  π -­train  L’annexe  8.2  présente  la  séquence  totale  des  cycles  associés  au  traitement  du  π-­‐train  ayant  servi  à  soutenir  la  présentation  du  design  systématique  du  π-­‐hub  rail-­‐route.  En   résumé,   les   grands   éléments   de   design   du   π-­‐hub   rail-­‐route   à   partir   du   modèle  conceptuel  de  la  section  5.2  sont  :   -­‐ Le  positionnement  du  π-­‐hub  sur  voie  d’accès  ;   -­‐ Le   maintien   de   l’homogénéité   du   π-­‐train,   sans   déconnexion   ni   connexion   de   π-­‐ wagons  ;   -­‐ La   limitation   de   la   gamme   de   π-­‐conteneurs   traités,   ici   stipulée   à   des   π-­‐ conteneurs   de   2,4   mètres   de   large   et   de   haut,   avec   des   longueurs   de   1,2,   2,4,   3,6,  4,  8,  6  et  12  mètres  ;   -­‐ La   dimension   maximale   utile   d’un   π-­‐wagon   traité,   soit   ici   18   mètres,   permettant  au  plus  15  π-­‐conteneurs  en  même  temps  sur  un  π-­‐wagon  si  ceux-­‐ci   ont  tous  une  longueur  de  1,2  mètre    ;   -­‐ La   structuration   en   zones   de   chargements   ou   déchargements   simultanés   sur   5   π-­‐wagons  ;   -­‐ La  configuration  des  π-­‐trieurs  en  matrices  de  cinq  par  x  positions,  où  x  est  ici   fixé   à   cinq,   permettant   le   triage   concourant   d’au   plus   25   π-­‐conteneurs   dans  Mines  ParisTech,  EPFL  -­‐  TRACE,  Université  Laval  –  CIRRELT           92  
    • OpenFret  :  contribution  à  la  conceptualisation  et  à  la  réalisation  d’un  hub  rail  route  de  l’Internet  Physique     chacun   des   quatre   π-­‐trieurs,   pour   un   total   d’au   plus   125   π-­‐conteneurs   simultanément  ;   -­‐ L’exploitation   rigoureuse   d’un   temps   de   takt   T   imposant   le   rythme   d’avance   des   cycles   opérationnels   de   chargement,   de   déchargement   de   déplacement,   avec  T  ici  fixé  à  une  minute  ;   -­‐ La  limite  de  déchargement  ou  de  chargement  simultané  de  π-­‐conteneurs  non   adjacents  sur  leur  π-­‐wagon  ;   -­‐ Le   positionnement   et   le   dimensionnement   des   π-­‐passerelles   hub→route   et   route→hub,   assurant   le   déplacement   et   la   rotation   si   nécessaire   des   π-­‐ conteneurs  ;   -­‐ Le  nombre  et  le  positionnement  des  spots  de  stationnement  des  π-­‐camions  et   π-­‐camions-­‐remorques   aux   π-­‐passerelles,   ici   le   nombre   est   fixé   à   25   spots   génériques  de  π-­‐camions  ou  π-­‐camions-­‐remorques  et  à  5  spots  réservés  aux  π-­‐ camions.    5.3.4 Modes  de  fonctionnement  Un  hub  rail  route  a  pour  particularité  fondamentale  de  relier  un  mode  de  transport  fonctionnant   à   heure   fixe   (sillon   ou   slot)   avec   un   mode   fonctionnant   à   heure   variable  (camion,  fourgonnette,  etc.).  Il  y  a  donc  dans  ce  type  de  hub  un  asservissement  des  flux  du  mode  à  horaire  fixe  vers  le  mode  plus  flexible.  Les  horaires  des  rames  guident  les  arrivées  des  camions  pour  raccourcir  les  délais  et  limiter  la  saturation  des  espaces13.    Le   mode   de   fonctionnement   d’un   hub   rail   route   peut   en   outre   varier   suivant   sa  position  dans  le  réseau.    En   effet,   un   hub   rail   route   proche   d’une   métropole   pourra   avoir   des   rames   à  destination  uniquement  de  ce  hub  :  par  exemple  du  Havre  ou  de  Lyon  vers  Paris,  ce  qui   donne   un   rôle   de   terminus   avec   des   manipulations   de   volumes   beaucoup   plus  importants   que   dans   le   cas   d’un   rôle   d’arrêt   avec   déchargement   partiel.   On   a   les  mêmes  rôles  dans  projet  AxeFret  sur  l’axe  Nord  Sud  étudié  (Salini,  2006).      Au   niveau   du   passage   des   rames,   ceux-­‐ci   sont   définis   par   l’allocation   des   sillons   et  donc  totalement  fixés  à  court  terme.  C’est  pourquoi  comme  déjà  mentionné,  on  doit  imaginer  pour  préserver  la  performance  économique  un  routage  alternatif,  voire  un  écrêtage  routier  pour  passer  les  pointes  du  trafic.    Au   niveau   du   chargement   et   déchargement,   c’est-­‐à-­‐dire   du   choix   des   positions   de  conteneurs  sur  une  rame  plusieurs  stratégies  sont  envisageables  :     - bloc   par   destination   identique   (ensemble   de   plusieurs   wagons   qui   seront   déchargés   au   même   hub).   Cette   stratégie   permet   de   minimiser   le   temps   de                                                                                                                  13   De   manière   à   protéger   le   hub,   on   peut   imaginer,   comme   cela   se   pratique   déjà   sur   les  terminaux  maritimes,  des  zones  de  rétention  des  camions  ou  conteneurs  arrivés  en  avance  ou  de  rétention  des  conteneurs  pour  les  camions  en  retard  pour  protéger  le  fonctionnement  du  hub.  Mines  ParisTech,  EPFL  -­‐  TRACE,  Université  Laval  –  CIRRELT           93  
    • OpenFret  :  contribution  à  la  conceptualisation  et  à  la  réalisation  d’un  hub  rail  route  de  l’Internet  Physique     déchargement   à   destination   mais   induit   des   contraintes   qui   peuvent   conduire   à  de  la  manutention  de  conteneurs  ou  à  de  la  perte  de  capacité  ;   - bloc  par  origine  identique  même  principe  que  précédemment  ;   - bloc  par  type  de  conteneurs  ;   - …  Ces  choix  relèvent  d’une  étude  plus  détaillée  du  fonctionnement  du  hub  et  du  réseau  avec  des  outils  de  simulation  de  type  simulation  dynamique.  5.3.5 Eléments  de  performances  Il  va  de  soi  que  la  performance  des  hubs  sera  fonction  non  seulement  de  la  stratégie  qui   pourra   varier   d’un   hub   à   l’autre   mais   également   du   mix   de   conteneurs   à   traiter   et  de   leur   taille.   Les   tableaux   ci-­‐après   donnent   néanmoins   des   premiers   éléments   de  cadrage  des  performances  attendues  d’un  tel  type  de  hub.    On  considère  ici  des  wagons  d’une  capacité  équivalente  de  3EVP,  avec  une  longueur  de  19,8m,  constitués  en  rames  de  30  wagons.  L’hypothèse  de  volume  utile  par  EVP  :  2,4  x  2,4  x  6m   et   20t   de   fret   par   EVP   est   une   hypothèse   haute   sur   des   produits   de  grande   consommation.   La   rame   considérée   reste   inférieure   en   taille   aux   rames  courantes   en   France   ou   à   celle   étudiées   pour   des   éventuels   couloirs   de   transport  Europe–Asie  par  exemple  (Nations  Unies,  2006).       Tableau  4  :  volume  de  fret  pouvant  transiter  par  le  hub  par  le  mode  ferroviaire  Le  Tableau  4  montre  que  les  hypothèses  de  flux  qui  sont  susceptibles  de  traverser  le  hub  quotidiennement  sont  extrêmement  importantes.  Il  convient  de  les  décomposer  en   conteneurs   pour   identifier   le   nombre   de   mouvements   de   chargement   et  déchargement   à   réaliser   quotidiennement   suivant   le   format   des   conteneurs   et   le  nombre  de  rame  par  jour,  voir  Tableau  5.  Mines  ParisTech,  EPFL  -­‐  TRACE,  Université  Laval  –  CIRRELT           94  
    • OpenFret  :  contribution  à  la  conceptualisation  et  à  la  réalisation  d’un  hub  rail  route  de  l’Internet  Physique       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  Il   résulte   du   Tableau   5   que   le   nombre   de   chargement   et   déchargement   peut   être  compris   dans   une   fourchette   de   1   à   10   suivant   le   type   de   conteneur   présent.   Il   faudra  donc  que  l’architecture  et  les  moyens  de  manutention  s’en  accommodent.    Pour   donner   un   ordre   de   grandeur   de   moyens   à   mettre   en   œuvre   en   face   de  différentes   configurations   de   rames,   le   tableau   suivant   indique   le   nombre   de  mouvements   et   le   temps   nécessaire   pour   les   réaliser.   Les   hypothèses   retenues  portent  sur  :     - le  nombre  de  wagons  traités  simultanément  (entre  1  et  15)  ;   - le   nombre   de   postes   capables   de   travailler   en   parallèle,   ce   nombre   est   exprimé   sur   le   nombre   de   postes   traités   simultanément   de   chaque   côté   en   chargement   (entre   2   et   150).   Ce   chiffre   est   à   multiplier   par   deux   pour   avoir   le   nombre  total  de  postes  sur  le  hub  ;   -  le  temps  nécessaire  pour  traiter  un  conteneur  au  niveau  de  chaque  poste  de   la  passerelle  rail-­‐hub,  soit  1  minute  (hypothèse  conservatrice  car  ce  temps  est   tenable  par  un  simple  stacker)  ou  45  secondes  (hypothèse  d’une  installation   avec  transfert  par  ligne  automatisée);   - le   temps   pour   repositionner   la   rame   d’un   pas   dans   le   π-­‐hub,   ce   temps   est   compté   entre   1’15”   et   4’45”   min.   (vérification   de   la   fin   des   opérations   en   cours,   déplacement   de   x   wagons,   soit   entre   20   et   300m   suivant   la   taille   du   hub)  ;   - le  fait  que  les  opérations  en  amont  sur  les  π-­‐trieurs  et  les  π-­‐passerelles  hub-­‐ route  ne  sont  pas  bloquantes.  Suivant  le  principe  de  fonctionnement  décrit  ci-­‐dessus,  la  rame  est  d’abord  déchargée  des  deux  côtés  au  niveau  des  x  premiers  wagons  (5  sur  les  figures)  puis  la  rame  est  avancée  et  lors  des  pas  suivants  les  wagons  sont  chargés  et  déchargés  simultanément,  finalement  le  dernier  pas  ne  fait  que  charger  les  derniers  x  wagons.  Les  deux    tableaux  des  pages  suivantes  montrent  deux  cas  :     - le  premier  cas  où  les  wagons  sont  déplacés  par  15  et  où  6  postes  assurent  le   déchargement  puis  6  postes  le  chargement   - le  second  cas  où  une  installation  plus  automatisée  prend  les  wagons  par  5  en   déchargement  puis  par  5  en  chargement,  avec  150  postes  en  parallèle.  Mines  ParisTech,  EPFL  -­‐  TRACE,  Université  Laval  –  CIRRELT           95  
    • OpenFret  :  contribution  à  la  conceptualisation  et  à  la  réalisation  d’un  hub  rail  route  de  l’Internet  Physique       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)  Mines  ParisTech,  EPFL  -­‐  TRACE,  Université  Laval  –  CIRRELT           96  
    • 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           97  
    • OpenFret  :  contribution  à  la  conceptualisation  et  à  la  réalisation  d’un  hub  rail  route  de  l’Internet  Physique    Tableau  7  :  exemples  de  temps  de  passage  de  rames    où  les  wagons  sont  déplacés,  par  5   dans  un  hub  automatisé  à  150  postes  Le   Tableau   6   montre   la   sensibilité   de   cette   solution   au   mix   de   conteneurs   dans   la  rame  et  au  nombre  de  conteneurs  manipulés  sur  le  hub.  Ainsi  dans  l’hypothèse  où  les  conteneurs  sont  répartis  de  manière  homogène  entre  les  différentes  tailles  et  où  30%  seulement  sont  mouvementés,  l’arrêt  du  train  dans  le  hub  dure  22  minutes  54.  Dans  le   cas   où  100%   du   train   est   mouvementé   sur   le   hub,   le   temps   de   traitement   varie  entre   20’45   et   2h   2.   La   capacité   est   alors   comprise   entre   20   et   10   trains   suivant   la  composition   en   conteneurs   du   train.   On   doit   noter   un   domaine   de   sensibilité  particulier  pour  cette  solution  :  la  taille  des  conteneurs  ou  les  déposes  partielles.  De   manière   différentiée   le   hub   présenté   par   Tableau   7   montre   que   le   temps   de  traitement  du    train  dans  le  hub  reste  constant  quel  que  soit  le  mix  conteneur  ou  le  nombre   de   conteneurs   traités.   L’investissement   est   naturellement   également  différent.  De   nombreuses   configurations   peuvent   être   imaginées   autour   du   concept   de   π-­‐hub  proposé.  De   manière   à   explorer   l’enveloppe   des   performances   atteignables,   des   couples   de  surfaces   de   temps   de   traitement   ont   été   construites   sur   la   base   du   modèle   des  tableaux   précédents.   Ces   surfaces   encadrent   la   performance   en   termes   de   temps  d’arrêt  de  la  rame  dans  le  hub  en  fonction  du  %  de  conteneurs  déposés  et  du  mix  de  leurs  tailles.  La  Figure  29  montre  ainsi  qu’un  fonctionnement  où  les  postes  pourraient  être  confiés  à   des   staker.   Ce   fonctionnement   est   envisageable   mais   avec   une   variabilité   des   temps  importants  en  fonction  du  mix.  La  Figure  29  montre  en  effet  deux  surfaces.  La  surface  supérieure   donne   le   temps   de   traitement   maximal   (100%   de   petits   conteneurs)   en  fonction  des  postes  et  des  wagons  traités  simultanément.  La  surface  inférieure  donne  le  temps  de  traitement  maximal  (100%  de  grands  conteneurs).    Mines  ParisTech,  EPFL  -­‐  TRACE,  Université  Laval  –  CIRRELT           98  
    • OpenFret  :  contribution  à  la  conceptualisation  et  à  la  réalisation  d’un  hub  rail  route  de  l’Internet  Physique     Figure  29  :  variation  de  performance  en  temps  d’arrêt  d’une  rame  dans    un  hub  opéré   par  stackers  Par  contre  si  on  passe  sur  une  solution  plus  automatisée  et  avec  plus  de  postes  telle  que  représentée  sur  les  figures  précédentes,  on  a  un  fonctionnement  avec  une  plage  (5   à   10   wagons   et   150   à   250   postes)   où   les   temps   de   transferts   sont   peu   sensibles   au  mix  et  au  taux  de  dépose,  voir  Figure  30.     Figure  30  :  variation  de  performance  en  temps  d’arrêt  d’une  rame  dans    un  hub  opéré   par  convoyage  automatisé  de  l’interface  Au   final,   le   hub   proposé   permet   d’obtenir   un   temps   de   transfert   peu   variable   dans  une  large  plage  avec  un  temps  inférieur  à  20  minutes,  ce  qui  permettrait  de  traiter  20  trains  par  jour  sans  difficulté.  En  termes  de  performance  un  tel  hub  dans  sa  version  automatisé  apparaît  compatible  avec  une  part  non  négligeable  des  flux  prévus  par  Axefret  (Salini,  2006)  à  savoir  7000  EVP   jour.   Il   faut   cependant   noter   que   la   topologie   de   l’Internet   Physique   vise   à  favoriser  le  maillage  des  flux  et  non  leur  extrême  concentration.    Pour  véritablement  déterminer  la  performance  d’un  tel  hub  ou  de  ses  variantes  dans  des  conditions  proches  de  la  réalité,  c’est-­‐à-­‐dire  avec  des  aléas,  la  simulation  de  flux  dynamique  devra  être  utilisée.  5.4 Extensions  possibles  du  hub  Le   modèle   conceptuel   de   π-­‐hub   rail-­‐route   présenté   en   section   5.2,   résultant   en   un  design   potentiel   décrit   en   section   5.3   peut   faire   l’objet   de   diverses   extensions  fonctionnelles.   Cette   section   introduit   deux   telles   extensions   plausibles   pour   un   tel  hub.  Mines  ParisTech,  EPFL  -­‐  TRACE,  Université  Laval  –  CIRRELT           99  
    • OpenFret  :  contribution  à  la  conceptualisation  et  à  la  réalisation  d’un  hub  rail  route  de  l’Internet  Physique    La   première   extension   est   illustrée   à   la   Figure   31.   Il   s’agit   d’offrir   des   services   de  stockage   temporaire   de   π-­‐conteneurs,   afin   de   réduire   les   exigences   de   la  synchronisation  entre  rail  et  route.  L’idée  est  de  permettre  à  un  client  de  :   • livrer  ses  π-­‐conteneurs  devant  être  transités  de  la  route  vers  le  rail,  avant  que   ne  s’amorce  le  traitement  du  ou  des  π-­‐trains  ciblés  ;   • livrer   ses   π-­‐conteneurs   devant   être   transités   du   rail   vers   la   route,   avant   que   ne  soient  disponibles  les  π-­‐transporteurs  routiers  ciblés  ;   • livrer  ses  π-­‐conteneurs  devant  être  transités  de  façon  unimodale  d’un  π-­‐train     à   un   autre,   sans   que   ceux-­‐ci   soient   l’un   immédiatement   après   l’autre,   exigeant   un  séjour  plus  prolongé  au  π-­‐hub.  Pour  ce  faire,  le  modèle  conceptuel  intègre  trois  π-­‐magasins,  tel  qu’introduits  de  façon  générique   en   section   4.2.2.   Tel   qu’illustré   en   Figure   31     dans   le   modèle   conceptuel  agrégé,   chacun   se   spécialise   dans   la   réalisation   d’une   des   trois   fonctionnalités   ciblées  ci  haut  et  échange  des  flux  avec  le  ou  les  π-­‐hubs  focalisés  leur  étant  adjacents,  parmi  les  quatre  constituant  le  π-­‐hub  rail-­‐route.       Figure  31  :  Modèle  conceptuel  agrégé  d’un  π -­hub  rail-­route   avec  stockage  temporaire  de  π -­conteneurs  Mines  ParisTech,  EPFL  -­‐  TRACE,  Université  Laval  –  CIRRELT           100  
    • OpenFret  :  contribution  à  la  conceptualisation  et  à  la  réalisation  d’un  hub  rail  route  de  l’Internet  Physique    La  Figure  32  présente  une  version  approfondie  du  modèle  plus  agrégé  de  la  figure  28.  Elle  montre  précisément  les  flux  entre  les  π-­‐magasins  temporaires  focalisés  et  les  π-­‐trieurs  spécialisés.  Le   modèle   des   Figure   31   et   Figure   32   est   une   possibilité   parmi   plusieurs   pour  habiliter   le   π-­‐hub   à   stocker   des   π-­‐conteneurs   de   façon   temporaire.   Par   exemple,   le  modèle   ne   connecte   pas   les   π-­‐magasins   rail-­‐route   directement   à   la   route,   ce   qui  pourrait  être  envisagés.  La  capacité,  le   débit  et  la  vélocité  des  π-­‐magasins  sont  associés  notamment  aux  choix  de  technologie(s)  de  stockage  et  au  dimensionnement  de  ceux-­‐ci.         Figure  32  :  modèle  conceptuel  approfondi  d’un  π -­hub  rail-­route   avec  stockage  temporaire  de  π -­conteneurs  Une  autre  extension  possible  du  π-­‐hub  rail-­‐route  est  l’addition  de  fonctionnalités  de  composition  et  de  décomposition  de  π-­‐conteneurs  composites  :   • décomposition   de   π-­‐conteneurs   entrants   ou   stockés   afin   de   permettre   l’acheminement  distribué  des  plus  petits  π-­‐conteneurs  les  composant,  chacun   vers  une  destination  propre  ;  Mines  ParisTech,  EPFL  -­‐  TRACE,  Université  Laval  –  CIRRELT           101  
    • OpenFret  :  contribution  à  la  conceptualisation  et  à  la  réalisation  d’un  hub  rail  route  de  l’Internet  Physique     • composition  de  π-­‐conteneurs  à  partir  de  π-­‐conteneurs  entrants  ou  stockés  afin   de   permettre   leur   stockage   consolidé   ou   leur   acheminement   consolidé   vers   une  même  destination  par  un  même  moyen.    La  Figure  33  et  la  Figure  34présentent  un  modèle  conceptuel  de  π-­‐hub  permettant  à  la  fois  le  stockage  temporaire,  la  décomposition  et  la  composition  de  π-­‐conteneurs.  La  première  en  illustre  une  version  agrégée  alors  que  la  seconde  en  illustre  une  version  plus  approfondie.     Figure  33  :  modèle  conceptuel  agrégé  d’un  π -­hub  rail-­route   avec  stockage  temporaire,  décomposition  et  composition  de  π -­conteneurs  Comme  le  montre  la  Figure  33,  le  π-­‐hub  conceptualisé  exploite  trois  π-­‐composeurs  :   1. un   π-­‐composeur   pré-­‐rail   s’occupant   de   composer   et   décomposer   les   π-­‐ conteneurs,  eux-­‐mêmes  ou  les  π-­‐conteneurs  les  composants,  étant  arrivés  par   la  route  et  étant  destinés  à  être  acheminés  par  le  rail  ;   2. un   π-­‐composeur   pré-­‐route   s’occupant   de   composer   et   décomposer   les   π-­‐ conteneurs,  eux-­‐mêmes  ou  les  π-­‐conteneurs  les  composants,  étant  arrivés  par   rail  et  étant  destinés  à  être  acheminés  par  la  route  ;  Mines  ParisTech,  EPFL  -­‐  TRACE,  Université  Laval  –  CIRRELT           102  
    • OpenFret  :  contribution  à  la  conceptualisation  et  à  la  réalisation  d’un  hub  rail  route  de  l’Internet  Physique     3. un   π-­‐composeur   inter-­‐rail   s’occupant   de   composer   et   décomposer   les   π-­‐ conteneurs,  eux-­‐mêmes  ou  les  π-­‐conteneurs  les  composants,  étant  arrivés  par   rail  et  étant  aussi  destinés  à  être  acheminés  par  rail.     Figure  34  :  modèle  conceptuel  approfondi  d’un  π -­hub  rail-­route   avec  stockage  temporaire,  décomposition  et  composition  de  π -­conteneurs  Tel   qu’illustrés   aux   Figure   33   et   Figure   34,   l’intégration   de   π-­‐composeurs   implique  des  flux  avec  les    π-­‐magasins  et  les  π-­‐hubs  constituants  leur  étant  adjacents,  et  à  un  niveau  plus  approfondi,  avec  les  π-­‐trieurs  de  ces  π-­‐hubs  constituants.  5.5 Synthèse  et  perspectives  pour  un  hub  rail-­‐route  de  l’Internet  Physique  A   travers   cette   partie   nous   avons   illustré   une   forme   possible   pour   un   hub   de  l’Internet   Physique   et   démontré   qu’une   flexibilité   et   une   gamme   de   capacités  pouvaient  y  être  associées  du  fait  :     - de  la  modularité  des  dimensions  qui  ne  confine  pas  à  20,  40  ou  45  ft  la  taille   des  conteneurs  ;     - d’une   identification   claire   des   fonctions,   de   leurs   zones   et   de   leur   distribution   dans  l’espace  ;     - de   la   capacité   à   prévoir   les   flux   par   une   transmission   anticipée   des   information   du   et   vers   le   hub   fournie   par   la   partie   informationnelle   de  Mines  ParisTech,  EPFL  -­‐  TRACE,  Université  Laval  –  CIRRELT           103  
    • OpenFret  :  contribution  à  la  conceptualisation  et  à  la  réalisation  d’un  hub  rail  route  de  l’Internet  Physique     l’Internet  Physique.  En  effet,  seul  un  pilotage  fin  des  arrivées  et  des  départs,   autorisée  par  la  communication  des  conteneurs  et  leur  algorithme  de  routage,   permettent   d’assurer   à   la   fois   la   correspondance   des   flux   et   d’éviter   l’engorgement  du  hub  par  redirection  des  flux  ;   - un   fonctionnement   en   bord   de   ligne   et   sous   caténaire   dans   le   cas   de   transbordement  horizontal  et  non  par  stacker.  De   nombreuses   tâches   restent   cependant   à   accomplir   pour   aller   plus   loin   dans   la  définition  et  avant  toute  mise  en  œuvre.  Citons  :   - quel   dimensionnement   pour   les   systèmes   de   transbordement   et   de   tri   à   plat  ?     Car   même   si   le   but   de   l’Internet   Physique   est   de   réduire   les   files   d’attente   pour   compacter   le   système,   il   est   certain   qu’il   en   restera   du   fait   du   mariage   d’un   système   ferroviaire   cadencé   à   un   système   de   flux   de   conteneurs   non   programmé  mais  routé  ;   - quelle  est  la  relation  entre  les  aléas  résultant  des  moyens  et  de  l’arrivée  des   conteneurs,  le  routage  et  le  dimensionnement  ?   - quelles   informations   un   π   conteneur   devrait-­‐il   envoyer   et   quels   messages   recevra-­‐t-­‐il  en  retour  pour  assurer  son  passage  dans  le  hub  ?   - quelles  technologies  de  manutentions  employer  ?  Afin   d’y   répondre   plusieurs   actions   sont   en   cours.   D’une   part   la   modélisation  dynamique  d’un  hub  en  complément  d’une  modélisation  de  réseau  et  d’autre  part  la  recherche   de   technologies   permettant   de   faire   le   transbordement   ou   le   tri  bidirectionnel   et   à   plat,   plusieurs   projets   explorent   d’ailleurs   cette   voie   avec   des  réalisations  concrètes  et  ceci  même  pour  des  wagons  et  des  conteneurs  classiques.    La   modélisation   dynamique   du   fonctionnement   hub   (affectation   des   entrées   et   des  sorties   dans   le   temps,   mode   de   triage,   etc.)   est   un   point   fondamental   mais   ne   peut  être  entrepris  que  dans  un  cadre  global,  seul  à  même  de  valider  son  fonctionnement.  En  effet,  le  point  important  est  le  traitement  des  flux  par  le  routage  pour  assurer  un  fonctionnement  correct  (utilisation  de  la  capacité  sans  congestion)  du  hub.  A  ce  titre  le   hub   diffère   fondamentalement   des   solutions   actuelles   largement   fondées   sur   des  flux  récurrents  et  ou  des  sous  utilisations  de  moyens.  Un  tel  π-­‐hub  rail-­‐route  avec  habilités  de  stockage  temporaire,  de  décomposition  et  de  composition  s’avère  une  extension  puissante  du  modèle  plus  simple  investigué  dans  le  présent  projet  et  fera  l’objet  de  recherches  ultérieures.      Mines  ParisTech,  EPFL  -­‐  TRACE,  Université  Laval  –  CIRRELT           104  
    • OpenFret  :  contribution  à  la  conceptualisation  et  à  la  réalisation  d’un  hub  rail  route  de  l’Internet  Physique    6 Conclusion  et  perspectives  A   travers   cette   étape   du   projet   OpenFret   nous   avons   montré   l’intérêt   de   penser   les  prestations   logistiques   comme   des   éléments   d’un   réseau   logistique   devant   être  interconnectés.  Bien  que  la  logistique  ne  soit  pas  similaire  aux  réseaux  informatiques,  la  déclinaison  s’opère  et  les  potentialités  sont  qualitativement  établies.  La  conteneurisation  associée  à  de  l’information  et  un  mode  de  fonctionnement  très  décentralisé  propose  une  vision  alternative  d’organisation  de  la  logistique  pour  atteindre  de  nouvelles  performances  permettant   de   dépasser   les   antagonismes   actuels   et   en   particulier   en   permettant   la  mise   en   commun   de   nombreuses   ressources.   Il   s’agit   en   fait   de   passer   d’un   modèle  d’organisation   privé   et   fragmenté   à   un   modèle   ouvert   où   les   meilleures   ressources  pour   chaque   prestation   seront   accessibles   et   donc   mobilisées   par   les   acteurs.   Les  points  remarquables  de  cette  approche  sont  :     - la   recherche   d’une   interconnexion   universelle   des   réseaux   d’approvisionnement  ;   - le   passage   d’une   logistique   de   marchandises   à   une   logistique   de   conteneurs   protecteurs  et  garants  des  marchandises  ;   - la   communication   en   «  temps   réel  »   avec   les   conteneurs   pour   notamment   assurer  leur  routage  ;   - la  mise  en  commun  potentielle  de  l’ensemble  des  ressources  ;   - un  mode  fonctionnement  décentralisé  ;     - le  passage  d’une  logistique  aux  schémas  statiques  à  un  routage  dynamique.  L’Internet   Physique   repose   non   seulement   sur   ces   points   mais   plus   encore   sur   la  cohérence   d’ensemble   qui   est   recherché   avec   pour   finalité   de   satisfaire   aux   besoins  tout  en  utilisant  le  moins  de  ressources  possible.    Cet   intérêt   a   été   non   seulement   exploré   à   travers   le   travail   de   recherche   et  d’innovation   présenté   dans   ce   rapport   mais   il   a   également   été   testé   auprès   de  décideurs  de  plusieurs  entreprises  et  institutions  dans  les  domaines  suivants  :   - Organisme  de  standardisation   - Enseignes  de  la  grande  distribution     - Prestataire  logistique  et  transporteur   - Industriels  de  produits  de  grande  distribution   - Conseil  Ces  entreprises  ont  été  rencontrées  à  une  ou  plusieurs  reprises  et  leurs  représentants  se  sont  déclarés  intéressés  par  la  démarche  proposée  par  l’Internet  Physique.  Quelles  soient  remerciées  ici  pour  leur  accueil  et  leurs  remarques.  L’ensemble  des  responsables  a  montré  un  intérêt  certain  pour  cette  démarche  et  des  suites  sont  en  cours  d’élaboration.  A  ce  titre,  des  accords  ont  déjà  été  obtenus  pour  mener  des  études  quantitatives  à  partir  de  données  réelles.  Il    leur  sera  naturellement  proposé  d’être  associés  aux  développements  de  ce  projet.    Mines  ParisTech,  EPFL  -­‐  TRACE,  Université  Laval  –  CIRRELT           105  
    • OpenFret  :  contribution  à  la  conceptualisation  et  à  la  réalisation  d’un  hub  rail  route  de  l’Internet  Physique    S’il   est   trop   tôt   pour   définir   un   consortium   s’engageant   sur   des   développements  futurs,  l’intérêt  manifesté  nous  incite  à  persévérer  dans  les  concepts  développés  car  jugés  comme  intéressants  et  pertinents  par  les  professionnels.  Les  perspectives  de  cette  recherche  sont  de  plusieurs  natures  :   - Approfondir  le  fonctionnement  du  hub  par  une  simulation  dynamique  ;   - Compléter  cette  approche  par  un  modèle  à  un  niveau  national  permettant  de   router   des   flux   sur   le   réseau   de   l’Internet   Physique   par   une   simulation   dynamique  des  flux  ;   - Fort   de   ces   résultats   et   de   ceux   obtenus   dans   d’autres   projets   explorer   la   faisabilité  technique  et  économique  d’un  tel  hub.      Naturellement  en  parallèle  des  travaux  menés  en  France,  les  autres  travaux  menés  à  l’étranger   sur   l’Internet   Physique   viendront   compléter   et   nourrir   cette   première  étape.    De   nombreux   domaines   restent   à   couvrir   pour   mettre   en   place   l’Internet   Physique,  aux  premiers  rangs  desquels  on  doit  citer  :   - L’ingénierie  des  conteneurs  des  moyens  de  manutention  ;   - L’ingénierie  des  systèmes  d’information  associés  ;   - L’économie   de   l’Internet   Physique  :   quels   modèles   d’affaires   avec   quels   acteurs    et  quelles  tarifications  ;   - Le  juridique  :  notion  de  responsabilité,  d’assurance,  etc.  L’objectif  est  de  proposer  des  spécifications  qui  seront  ou  non  reprises  par  les  acteurs  suivant  l’intérêt  qu’ils  y  trouvent.  Il  ne  s’agit  donc  pas  de  définir  un  plan  mais  de  faire  participer   des   acteurs   à   la   démarche,   acteurs   qui   ensuite   prendront   leurs  responsabilités.   Le   modèle   de   développement   de   l’Internet   Physique   étant   un  développement  ouvert,  nous  invitons  toute  personne  intéressée  à  se  rapprocher  des  auteurs  et  dans  un  futur  proche  à  se  connecter  au  portail  de  l’Internet  Physique  qui  va  se  développer  dans  les  mois  à  venir.    www.physicalinternetinitiative.org  Mines  ParisTech,  EPFL  -­‐  TRACE,  Université  Laval  –  CIRRELT           106  
    • OpenFret  :  contribution  à  la  conceptualisation  et  à  la  réalisation  d’un  hub  rail  route  de  l’Internet  Physique    7 Références    Ademe  2007a.  Guide  des  facteurs  démissions.  Bilan  carbone.  5.0  ed.  Paris:  Agence  de   lEnvironnement  et  de  la  Maîtrise  de  lEnergie,  Mission  Interministérielle  de   lEffet  de  Serre.  Ademe  2007b.  TAB  -­‐  BSH  Liaison  Paris  /  Marseille.  In:  FICHE  ADEME  (ed.)  Exemples  à   suivre  en  transport  combiné.  Ademe  2007c.  TAB  -­‐  Décathlon  Liaison  Marseille  /  Paris.  In:  FICHE  ADEME  (ed.)   Exemples  à  suivre  en  transport  combiné.  Arnold,  P.  and  Thomas,  I.  (1999).  Localisation  des  centres  de  transbordement  dans  un   système  multi-­‐réseaux:  essai  de  formatisation.  L’espace  géographique,  3  pp.   193-­‐204.  Asariotis,  R.  1998.  Intermodal  Transportation  and  Carrier  Liability,  in:  Report  of  an   ENO  transportation  foundation  policy  forum.  Toward  improved  intermodal   freight  transport  in  Europe  and  the  United  States:  next  steps.  Munich.  Atomics,  G.  2006.  Conceptual  design  study  for  electric  cargo  conveyor  (ECCO)  system.   San  Pedro.  Badoc,  I.,  Ballot,  E.,  Barraud,  M.  L.,  Bellone,  N.  L.,  Bru,  J.-­‐M.,  Courtois,  S.  G.  N.,  Feruglio,   V.,  Fontane,  F.  D.  R.  and  Pan,  S.  2009.  Mutualisation  logistique  :  le  cas  des   entrepreneurs  fournisseurs  de  la  grande  distribution  de  l’Ouest  de  la  France.   Paris:  ADEME  -­‐  FEEF.  Ballot,  E.  and  Fontane,  F.  (Year).  Intégration  du  savoir  faire  dans  le  dimensionnement   par  simulation.  In:    MOSIM’06  -­‐  Modélisation,  Optimisation  et  Simulation  des   Systèmes  :  Défis  et  Opportunités  April,    3-­‐5  2006  2006  Rabat  Moroco.  Ballot,  E.  and  Fontane,  F.  (2008).  Rendement  et  efficience  du  transport:  un  nouvel   indicateur  de  performance.  Revue  Française  de  Gestion  Industrielle,  27  (2),  41-­‐ 55.  Ballot,  E.  and  Fontane,  F.  2009.  Rapport  d’étude  Galia  sur  l’implémentation  des  TIC   chez  les  rangs  2  de  l’automobile.  Paris:  Ecole  des  Mines  ParisTech.  Ballot,  E.  and  Fontane,  F.  (2010).  Reducing  greenhouse  gas  emissions  through  the   collaboration  of  supply  chains:    lessons  from  French  retail  chains.  Production,   planning  &  control,  21  (6),  640-­‐650.  Beisler,  L.  (1995).  Effiziente  Produktionsstrukturen  für  den  Kombinierten  Verkehr   (Efficient  production  structures  for  combined  transport).  ET   Eisenbahntechnische  Rundschau,  44  (4),  pp.  241-­‐246.  Betak,  J.,  Black,  I.  and  Morlok,  E.  1998.  Interoperability  in  intermodal  freight   transport.  Report  of  an  ENO  tranportation  foundation  policy  forum.  Toward   improved  intermodal  freight  transport  in  Europe  and  the  United  States:  next   steps,.  Munich.  Boissieu,  C.  D.  2006.  Division  par  quatre  des  émissions  de  gaz  à  effet  de  serre  de  la   France  à  l’horizon  2050.  Paris:  Ministère  des  Finances  de  lEconomie  et  de   lIndustrie.  Bontekoning,  Y.  M.  (2000a).  The  importance  of  new-­‐generation  freight  terminals  for   intermodal  transport.  .  Journal  of  Advanced  Transportation,  34  pp.  391-­‐413.  Mines  ParisTech,  EPFL  -­‐  TRACE,  Université  Laval  –  CIRRELT           107  
    • OpenFret  :  contribution  à  la  conceptualisation  et  à  la  réalisation  d’un  hub  rail  route  de  l’Internet  Physique    Bontekoning,  Y.  M.  2000b.  A  jump  forward  in  intermodal  freight  transport:  are  hub-­‐ terminals  an  alternative  for  shunting?  Delft:  Conference  Proceeding  Part  1.  Bontekoning,  Y.  M.  and  Kreutzberger,  E.  1999.  Concept  of  new-­‐generation  terminals   and  terminal  nodes.  Delft.  Bontekoning,  Y.  M.  and  Kreutzberger,  E.  2001.  New-­‐generation  terminals:  a   performance  evaluation  study.  Delft.  Bontekoning,  Y.  M.,  Marcharis,  C.  and  Trip,  J.  J.  (2004).  Is  a  new  applied  transportation   reserach  field  emerging?  –  A  review  of  intermodal  rail-­‐truck  freight  transport   literature.  Transportation  Research  Part  A:  Policy  and  Practice,  38  pp.  1-­‐34.  Bontekoning,  Y.  M.  and  Priemus,  H.  (2004).  Breakthrough  innovations  in  intermodal   freight  transport.  Transportation  Planning  and  Technology,  27  (5),  335-­‐345.  Brunner,  J.  (1994).  Simulationprogramm  “KLV  Simu”  zur  Bemessung  von   Containerbahnhöfen.  ETR  Eisenbahntechnische  Rundschau,  43.  Bukold,  S.  1996.  Frankfurt  am  Main:  Kombinierter  Verkehr  Schiene/Strasse  in   Europa:  Eine  vergleichende  Studie  zur  Transformation  von   Gütertransportsystemen.  .  Frankfurt.  Button,  K.  J.  (1994).  Transport  Economics,  Cambridge.  Cardebring,  P.  W.,  Fiedler,  R.,  Reynaud,  C.  and  Weaver,  P.  2002.  Summary  report  of  the   IQ  project.  Hamburg.  Carpool.  2009.  Carpool  Cargo  [Online].  Available:   http://www.carpoolcargo.com/cpc/index.ftl  [Accessed  29  march  2010  2010].  Castro,  R.,  Coates,  M.,  Liang,  G.,  Nowak,  R.  and  Yu,  B.  (2004).  Network  Tomography:   Recent  Developments.  Statistical  Science,  19  (3),  499-­‐517.  Cetipa  2009.  Emissions  dans  lair  en  France.  May  2009  ed.  Paris.  Charlier,  J.  J.  and  Ridolfi,  G.  (1994).  Intermodal  transportation  in  Europe:  of  modes,   corridors  and  nodes.  .  Maritrime  Policy  and  Managment,  21  pp.  237-­‐250.  Colin,  J.  and  Bardin,  I.  2007.  Quel(s)  futur(s)  pour  quelles  organisations  logistiques  ?   PROSPECT.  GO5.  PREDIT    Communities,  C.  O.  T.  E.  2009.  Internet  of  Things  —  An  action  plan  for  Europe.  In:   COMMUNICATION  FROM  THE  COMMISSION  TO  THE  EUROPEAN   PARLIAMENT,  T.  C.,  THE  EUROPEAN  ECONOMIC  AND  SOCIAL  COMMITTEE   AND  THE  COMMITTEE  OF  THE  REGIONS  (ed.).  Coyle,  J.  J.,  Bardie,  E.  J.  and  Novack,  R.  A.  2000.  Transportation.  Cincinnati.  Delong,  J.  B.  2006.  The  Box  That  Changed  the  World  [Online].  Project  Syndicate.   Available:  http://www.project-­‐syndicate.org/commentary/delong50/English   [Accessed  29/03/2010  2010].  Dornier,  P.  P.  and  Fender,  M.  (2003).  La  logistique  globale,  Paris.  Duong,  P.  and  Savy,  M.  2008.  Prospective  fret  2030.  Paris:  MEEDDAT.  Dürr,  E.  H.  (Year).  Experience  with  a  distributed  information  architecture  for  realtime   intermodal  tracking  and  tracing.  In:    The  first  world  congress  on  applications   of  transport  telematics  and  intelligent  vehicle-­‐highway  systems,  Towards  an   intelligent  system,  1994  Paris.  pp.  1524-­‐1531.  Author.  (2006).  The  physical  internet  :  a  Survey  of  logistics.  The  Economist,  June  17th.  European  commission  1997.  Smart  intermodal  European  tranport.  Luxembourg:   European  Commission.  European  commission  1998.  Osiris.  Optimised  systeme  for  an  inovative  rail   integrated  sea-­‐port  connection.  Luxembourg:  European  Commission.  Mines  ParisTech,  EPFL  -­‐  TRACE,  Université  Laval  –  CIRRELT           108  
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    • OpenFret  :  contribution  à  la  conceptualisation  et  à  la  réalisation  d’un  hub  rail  route  de  l’Internet  Physique    8 Annexes  8.1 L’initiative  de  l’Internet  Physique  Le  terme  Physical  Internet  fut  introduit  pour  la  première  fois  sur  la  page  couverture  de  l’édition  du  17  juin  2006  de  la  revue  The  Economist  dont  les  quatorze  premières  pages   étaient   dédiées   à   présenter   les   résultats   d’une   enquête   sur   la   logistique  (Economist,   2006).   Les   articles   étaient   pertinents   et   intéressants,   mais   sans   vraiment  de   relation   directe   avec   la   notion   d’Internet   Physique.   Cette   notion   restait   une   idée  floue,   sans   réelle   profondeur.   Selon   le   professeur   Benoit   Montreuil,   son   titre   était  toutefois  porteur  d’une  superbe  potentialité.    Ainsi   à   partir   de   l’été   2006,   le   professeur   Montreuil   s’est   mis   à   la   tâche   de  conceptualiser   ce   que   pourrait   vraiment   être   un   Internet   Physique   et   quel   pourrait  être  son  impact,  notamment  dans  des  perspectives  d’innovation  et  de  développement  durable.  À  partir  des  premiers  balbutiements,  le  concept  a  graduellement  pris  forme.  Durant   son   année   d’étude   et   de   recherche   passée   à   l’EPFL   en   Suisse   de   septembre  2008  à  juin  2009,  il  a  mis  en  forme  l’essentiel  de  sa  vision  holistique.  Cette  vision  et  le  raisonnement   la   justifiant   furent   mis   en   forme   dans   ce   qui   fut   la   première   version   du  Physical   Internet   Manifesto   qui   fut   dévoilée   lors   de   plusieurs   communications  scientifiques  internationales  auxquelles  il  fut  invité.    En   combinant   le   support   de   la   Chaire   de   recherche   du   Canada   en   Ingénierie  d’Entreprise   dont   il   est   le   titulaire   et   celui   du   College-­‐Industry   Council   on   Material  Handling  Education  à  travers  une  subvention  d’exploration,  le  professeur  Montreuil  a  amorcé    une  initiative  internationale  ouverte  visant  l’exploration  et  le  développement  de  l’Internet  Physique.  Le   site   www.physicalinternetinitiative.org     a   été   mis   en   place   afin   de   maximiser   la  visibilité   et   l’ouverture   de   l’initiative.     Dans   ce   portail   illustré   en   figure   32,   on  retrouve  notamment  la  version  la  plus  à  date  du  Physical  Internet  Manifesto  ainsi  que  les  projets  de  recherche  actifs.  L’initiative  émergente  est  déjà  active  dans  cinq  pays  et  vise  un  engagement  mondial  des  forces  vives.  Le  Canada,  la  France  et  la  Suisse  contribuent  notamment  au  présent  projet  OpenFret.  L’Allemagne  et  les  Etats-­‐Unis  sont  aussi  actifs  dans  l’initiative.  Au   Canada,   le   Centre   Interuniversitaire   de   Recherche   sur   les   Réseaux   d’Entreprise,   la  Logistique  et  le  Transport  (CIRRELT)  est  le  noyau  central  d’activité.  Les  professeurs  Labarthe   et   Renaud   et   le   Dr   Lounès   de   l’Université   Laval,   le   professeur   Crainic   de  l’UQAM  et  le  professeur  Michel  Gendreault  de  Polytechnique  Montréal  sont  engagés  dans  l’Initiative.  En  France,  le  Scientific  Management  Center  (CGS)  de  Mines  Paris-­‐Tech  est  le  noyau,  avec   le   leadership   du   professeur   Éric   Ballot   et   du   maître   de   conférence   Frédéric  Fontane.  Mines  ParisTech,  EPFL  -­‐  TRACE,  Université  Laval  –  CIRRELT           112  
    • OpenFret  :  contribution  à  la  conceptualisation  et  à  la  réalisation  d’un  hub  rail  route  de  l’Internet  Physique    En  Suisse,  le  Transportation  Center  (TRACE)  de  l’EPFL  est  le  noyau,  avec  le  leadership  des   professeurs   Rémy   Glardon,   Éric   Bierlaire   et   Philippe   Wieser,   ainsi   que   de   son  directeur  associé  Michaël  Thémans.  En  Allemagne,  le  Fraunhofer  Insitute  for  Material  Flow  and  Logistics  de  Dortmund  est  le  noyau,  avec  le  leadership  du  Professeur  Michael  ten  Hompel  et  du  chercheur  Detlef  Spee.  Aux  Etats-­‐Unis,  le  Center  for  Logistic  and  Distribution  Engineering  (CELDI),  un  centre  multiuniversitaire   dont   le   pivot   est   l’University   of   Arkansas,   est   le   noyau,   avec   le  leadership  des  professeurs  Russ  Meller  de  University  of  Arkansas  et  de  Kimberly  Ellis  de   Virginia   Tech.   Auburn   University   est   aussi   une   force   vive   avec   le   leadership   des  professeurs   Jeff   Smith   et   Kevin   Gue.   Récemment,   Georgia   Tech   a   débuté   son  implication  dans  l’initiative  sous  le  leadership  du  professeur  Leon  McGinnis.     Figure  35  :  le  portail  de  l’Internet  Physique  avec  deux  espaces  (public  et  collaboratif).  L’initiative  prend  de  l’ampleur  avec  plusieurs  projets  de  recherche  en  chantier,  dont  plusieurs  soumissions  de  projets  à  des  organismes  tel  que  le  PREDIT  en  France  et  le  National  Science  Fondation  aux  Etats-­‐Unis.  Mines  ParisTech,  EPFL  -­‐  TRACE,  Université  Laval  –  CIRRELT           113  
    • OpenFret  :  contribution  à  la  conceptualisation  et  à  la  réalisation  d’un  hub  rail  route  de  l’Internet  Physique    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  En  relation  avec  la  section  5.3  décrivant  le  design  d’un  π-­‐hub  rail-­‐route  selon  le  cadre  conceptuel  décrit  en  section  5.2,  cette  annexe  présente  une  séquence  de  vues  d’un  π-­‐hub  rail-­‐route  en  cours  de  traitement  d’un  π-­‐train,  visant  à  rendre  explicit  le  design  et  l’opération  du  π-­‐hub  élaboré.  Chaque  temps  est  défini  en  minutes,  en  accord  avec  le  temps  de  takt  défini.  Ainsi  le  temps  0  en  figure  A2.1  correspond  au  moment  d’arrêt  du  π-­‐train  à  son  entrée  dans  le  π-­‐hub  alors  qu’en  figure  A2.2  le  temps  1  est  une  minute  plus  tard.     Figure  A2.1  :  État  du  π -­hub  rail-­route  au  temps  zéro   correspondant  à  l’arrivée  d’un  π -­train  de  25  π -­wagons  D’abord,   la   figure   A2.1   montre   l’état   initial   du   π-­‐hub   à   l’arrivée   du   π-­‐train   au   temps  zéro.   On   y   remarque   d’entrée   de   jeu   un   nombre   de   π-­‐camions   et   de   π-­‐camions-­‐remorques  stationnés  au  quai  de  la  π-­‐passerelle  hub→route,  attendant  le  chargement  de  π-­‐conteneurs  devant  leur  être  transférés.  Elle  montre  aussi  dans  sa  portion  droite  un  ensemble  de  π-­‐conteneurs  stationnés  dans  les  π-­‐trieurs  pré-­‐rail  et  route→rail.  La   figure   A2.2   illustre   l’état     au   temps   1.     On   y   remarque   en   portion   gauche   inférieure  que   cinq   π-­‐conteneurs   ont   été   déchargés   de   leur   π-­‐wagon   entrant   et   localisés   sur  l’alvéole   adjacente   dans   le   π-­‐trieur   hub→route   alors   que   trois   π-­‐wagons   sont   au  même  stade  dans  le   π-­‐trieur  post-­‐rail  dans  la  portion  supérieure  gauche.  La  stratégie  opérationnelle   limite   le   déchargement   ou   le   chargement   simultané   de   π-­‐conteneurs  non   adjacents   sur   leur   π-­‐wagon   afin   d’éviter   les   complications   techniques     pour  affréter  et  désaffréter  un  π-­‐conteneur,  ce  qui  est  illustré  en  figure  A2.2.  Mines  ParisTech,  EPFL  -­‐  TRACE,  Université  Laval  –  CIRRELT           114  
    • OpenFret  :  contribution  à  la  conceptualisation  et  à  la  réalisation  d’un  hub  rail  route  de  l’Internet  Physique       Figure  A2.2  :  État  du  π -­hub  rail-­route  au  temps  1   montrant  les  premiers  π -­conteneurs  déchargés  En   fonction   du   temps   de   takt,   une   minute   plus   tard,   les   π-­‐conteneurs   sortis   de   leur   π-­‐wagon   au   temps   1   sont   maintenant   rendus   à   leur   destination   dans   leur   π-­‐trieur  respectif.   Parallèlement   fut   sortie   une   deuxième   vague   de   π-­‐conteneurs   de   leur   π-­‐wagons  respectifs.  La  figure  A2.3  montre  ainsi  l’état  résultant  au  temps  2.     Figure  A2.3  :  État  du  π -­hub  rail-­route  au  temps  2-­minutes   montrant  les  premiers  π -­conteneurs  glissés  en  extrémité  des  π -­trieurs  Une  fois  à  l’extrémité  du  π-­‐trieur  hub→route,  au  cycle  suivant  les  π-­‐conteneurs  sont  pris  en  charge  par  la  π-­‐passerelle  hub→route  pour  les  acheminer  au  pied  de  leur  π-­‐camion   ou   π-­‐remorque   de   sortie.   Tel   qu’illustré   en   figure   A2.4,   ceci   implique   ici   au  Mines  ParisTech,  EPFL  -­‐  TRACE,  Université  Laval  –  CIRRELT           115  
    • OpenFret  :  contribution  à  la  conceptualisation  et  à  la  réalisation  d’un  hub  rail  route  de  l’Internet  Physique    temps   3   une   rotation   à   90   degrés   des   π-­‐conteneurs   afin   de   les   aligner   avec   leur   π-­‐transporteur  affecté,  sauf  pour  les  π-­‐camions  stationnés  à  l’extrémité  gauche  de  la  π-­‐passerelle.   Pendant   que   ces   opérations   s’effectuent,   les   π-­‐conteneurs   de   2e   vague  juste  sortis  de  leur   π-­‐wagon   sont   glissés   à   l’extrémité   de   leur   π-­‐trieur   respectif,   et   les  π-­‐conteneurs   de   3e   vague   sont   débarqués   de   leur   π-­‐wagon   si   une   telle   3e   vague   est  nécessaire.  Cette  série  de  cycles  se  poursuit  jusqu’à  ce  que  tous  les  π-­‐wagons  entrants  soient  vidés  des  π-­‐conteneurs  devant  être  transités  au  π-­‐hub  rail-­‐route.     Figure  A2.4  :  État  du  π -­hub  rail-­route  au  temps  3   montrant  les  premiers  π -­conteneurs  sur  la  π -­passerelle  hub→ route     Figure  A2.5  :  État  du  π -­hub  rail-­route  au  temps  4   montrant  les  premiers  π -­conteneurs  chargés  sur  des  π -­remorques  Mines  ParisTech,  EPFL  -­‐  TRACE,  Université  Laval  –  CIRRELT           116  
    • OpenFret  :  contribution  à  la  conceptualisation  et  à  la  réalisation  d’un  hub  rail  route  de  l’Internet  Physique         Figure  A2.6  :  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     Figure  A2.7  :  État  du  π -­hub  rail-­route  au  temps  6,  montrant  le  début  de  la    seconde   phase  opérationnelle,  avec  déchargement  et  chargement  simultanés  Une   fois   tous   les   π-­‐conteneurs   transitaires   déchargés,   le   π-­‐train   avance   de   cinq   π-­‐wagons  pour  entamer  une  nouvelle  phase  opérationnelle.  Dans  l’exemple  illustré,  ceci  se  produit  au  temps  5,  tel  que  le  montre  la  figure  A2.6.  On  y  remarque  que  plusieurs  π-­‐camions-­‐remorques  ont  déjà  quitté  le  π-­‐hub,  chargés  de  leurs  π-­‐conteneurs  affectés  et  que  deux  sont  actuellement  en  voie  de  quitter.  On  y  voit  aussi  que  les  π-­‐conteneurs  devant  embarqués  dans  la  première  vague  de  chargement  de  π-­‐conteneurs  dans  des  Mines  ParisTech,  EPFL  -­‐  TRACE,  Université  Laval  –  CIRRELT           117  
    • OpenFret  :  contribution  à  la  conceptualisation  et  à  la  réalisation  d’un  hub  rail  route  de  l’Internet  Physique    π-­‐wagons   ont   préalablement   été   amenés   par   les   π-­‐trieurs   respectifs   en   bordure   de   π-­‐passerelle,  prêts  à  embarquer  dans  leur  π-­‐wagon.  Cette  préparation  se  fait  en  temps  masqué   durant   le   séjour   du   π-­‐train   depuis   l’origine   des   π-­‐conteneurs   transitaires  jusqu’au  π-­‐hub.  AU   temps   six,   une   minute   après   l’avance   du   π-­‐train,   déjà   une   première   vague   de  chargement   et   de   déchargement   sont   réalisés,   tel   que   le   montre   la   figure   A2.7.   Les  cycles   se   poursuivent   jusqu’à   ce   que   d’une   part   tous   les   π-­‐conteneurs   transitaires  entrants   soient   déchargés   de   leur   π-­‐wagon   respectif   et   que   d’autre   part   tous   les   π-­‐conteneurs   transitaires   sortants   soient   chargés   dans   leur  π-­‐wagon   respectif,   et   que   le  π-­‐train  quitte  le  π-­‐hub.     Figure  A2.8  :  État  du  π -­hub  rail-­route  au  temps  7,  durant  la  seconde  phase   opérationnelle,  avec  déchargement  et  chargement  simultanés  La  figure  A2.8  complète  au  temps  7  la  séquence  de  la  seconde  phase  opérationnelle.  La  figure  A2.9  illustre  le  train  en  mouvement  d’avance  au  temps  8  alors  que  la  figure  A2.10  le  montre  en  début  de  troisième  phase  opérationnelle  au  temps  9.  Puis  la  figure  A2.11  passe  au  temps  13  avec  le  début  de  4e  phase.      Mines  ParisTech,  EPFL  -­‐  TRACE,  Université  Laval  –  CIRRELT           118  
    • OpenFret  :  contribution  à  la  conceptualisation  et  à  la  réalisation  d’un  hub  rail  route  de  l’Internet  Physique       Figure  A2.9  :  État  du  π -­hub  rail-­route  au  temps  8,  en  cours  d’avance  du  π -­train   en  préambule  du  début  de  la  troisième  phase  opérationnelle     Figure  A2.10  :  État  du  π -­hub  rail-­route  au  temps  9,  au  début  de  la  troisième  phase   opérationnelle,  avec  déchargement  et  chargement  simultanés      Mines  ParisTech,  EPFL  -­‐  TRACE,  Université  Laval  –  CIRRELT           119  
    • OpenFret  :  contribution  à  la  conceptualisation  et  à  la  réalisation  d’un  hub  rail  route  de  l’Internet  Physique       Figure  A2.11  :  État  du  π -­hub  rail-­route  au  temps  13,  en  amorce  de  4e  phase     Figure  A2.12  :  État  du  π -­hub  rail-­route  au  temps  17,  en  amorce  de  5e  phase,  montrant  que  durant  les  déchargements  et  chargements  simultanés  les  arrivées  de  π -­conteneurs   par  route  ont  déjà  commencé  à  transiter  vers  le  prochain  π -­train  entrant  L’opération  du  π-­‐hub  est  perpétuelle,  passant  d’un  π-­‐train  au  suivant  tout  au  long  de  son  existence.  Les  cycles  associés  aux  trains  sont  entrelacés,  le  π-­‐hub  commençant  à  traiter  des  π-­‐conteneurs  de  futurs  π-­‐trains  bien  avant  qu’ils  arrivent  et  même  avant  que   le   présent   π-­‐train   ne   quitte   le   π-­‐hub.   C’est   ce   phénomène   qu’illustrent   la   figure  A2.12   en   montrant   l’état   du   π-­‐hub   au   temps   17   où   s’amorce   la   réception   de   π-­‐conteneurs   du   prochain   train   alors   que   les   opérations   de   chargement   et   de  déchargement  vont  bon  train  sur  l’actuel  π-­‐train.  Mines  ParisTech,  EPFL  -­‐  TRACE,  Université  Laval  –  CIRRELT           120  
    • OpenFret  :  contribution  à  la  conceptualisation  et  à  la  réalisation  d’un  hub  rail  route  de  l’Internet  Physique       Figure  A2.13  :  État  du  π -­hub  rail-­route  au  temps  21,  en  amorce  de  dernière  phase     Figure  A2.14  :  État  du  π -­hub  rail-­route  au  temps  22,  en  cours  de  dernière  phase  Les  figures  A2.13  à  A2.15  focalisent  sur  la  dernière  phase  durant  laquelle  les  cinq  π-­‐wagons  de  queue  se  font  charger  graduellement  aux  temps  21  à  23.  Mines  ParisTech,  EPFL  -­‐  TRACE,  Université  Laval  –  CIRRELT           121  
    • OpenFret  :  contribution  à  la  conceptualisation  et  à  la  réalisation  d’un  hub  rail  route  de  l’Internet  Physique       Figure  A2.15  :  État  du  π -­hub  rail-­route  au  temps  23,  en  fin  de  dernière  phase     Figure  A2.16  :  État  du  π -­hub  rail-­route  au  temps  24  au  départ  du  π -­train  Finalement,  la  figure  A2.16  montre  l’état  du  π-­‐hub  au  départ  final  du  π-­‐train  à  peine  24  minutes  après  son  entrée  !      Mines  ParisTech,  EPFL  -­‐  TRACE,  Université  Laval  –  CIRRELT           122  
    • OpenFret  :  contribution  à  la  conceptualisation  et  à  la  réalisation  d’un  hub  rail  route  de  l’Internet  Physique    8.3 Comparaison  des  modèles  OPSI  et  OSI  La   description   des   couches   du   modèle   OSI   résulte   de   l’article   en   ligne   consultable   sur  Wikipédia  (Wikipedia,  2010b).   Couche   Internet  Physique   Internet  Digital   1   Physique   Physique     La   couche   physique   se   charge   de   The  Physical  Layer  defines  the   mouvementer   des   éléments   physiques.   electrical  and  physical   Elle   définit   le   mouvement   d’un   moyen   specifications  for  devices.  In   (conteneur,   transport,   manutention,…)   particular,  it  defines  the   pour   lequel   il   existe   de   manière   sous-­‐ relationship  between  a  device   jacente  une  continuité  d’infrastructure  de   and  a  physical  medium.  This   circulation   du   moyen   entre   les   points   de   includes  the  layout  of  pins,   départ   et   d’arrivée.   La   couche   Physique   voltages,  cable  specifications,   s’assure   de   l’uniformisation   des   hubs,  repeaters,  network   interconnexions   physiques   de   l’Internet   adapters,  host  bus  adapters   Physique.   Elle   définit   les   spécifications   (HBAs  used  in  storage  area   physiques   (mécaniques,   pneumatiques)   networks)  and  more.     et   électriques   des   moyens   tel   que   les   π-­‐ conteneurs,   des   π-­‐transporteurs,   des   π-­‐ convoyeurs,  des  π-­‐trieurs  et  ainsi  de  suite.   Elle   spécifie   notamment   aux   plans   fonctionnels   et   dimensionnels   les   aménagements   et   positionnements   relatifs   des   points   d’arrivée   et   de   départ,   les   mécanismes   de   préhension   et   les   mécanismes   d’interloquage.   Elle   procède   au   monitoring   des   moyens,   visant   à   détecter   et   corriger   les   dysfonctionnements   physiques   des   moyens.  Mines  ParisTech,  EPFL  -­‐  TRACE,  Université  Laval  –  CIRRELT           123  
    • OpenFret  :  contribution  à  la  conceptualisation  et  à  la  réalisation  d’un  hub  rail  route  de  l’Internet  Physique     2   Liaison   Data  link  layer     La   couche   Liaison   fournit   les   moyens   The  Data  Link  Layer  provides  the   fonctionnels   et   procéduraux   assurant   le   functional  and  procedural  means   mouvement  de  π-­‐conteneurs  au  long  d’un   to  transfer  data  between   lien  d’un  π-­‐nœud  à  un  autre  de  l’Internet   network  entities  and  to  detect   Physique.   Elle   permet   notamment   de   and  possibly  correct  errors  that   détecter   les   possibles   may  occur  in  the  Physical  Layer.   dysfonctionnements  sur  un  lien,  tel  qu’un   Originally,  this  layer  was   segment  de  route  bloqué,  un  π-­‐conteneur   intended  for  point-­to-­point  and   perdu,   un   π-­‐conteneur   inconnu,   la   perte   point-­to-­multipoint  media,   d’intégrité   d’un   π-­‐conteneur,   et   characteristic  of  wide  area   potentiellement  les  corriger.     media  in  the  telephone  system.     3   Opérations  de  réseau   Network  layer     La   couche   opérations   de   réseau   procure   The  Network  Layer  provides  the   les   moyens   fonctionnels   et   procéduraux   functional  and  procedural  means   pour   assurer   l’acheminement   of  transferring  variable  data   d’ensembles   de   π-­‐conteneurs   d’un   point   sequence  from  a  source  to  a   d’expédition   à   un   point   de   réception   via   destination  via  one  or  more   un   ou   plusieurs   π-­‐réseaux   en   respectant   networks,  while  maintaining  the   la   qualité   de   service   requise   par   la   couche   quality  of  service  requested  by   Transport.   C’est   à   ce   niveau   que   sera   the  Transport  Layer.     défini   le   protocole   d’acheminement   dans   l’Internet  Physique.   4   Routage   Transport     La   couche   routage   procure   les   moyens   The  Transport  Layer  provides   fonctionnels   et   procéduraux   pour   transparent  transfer  of  data   transférer   de   manière   efficace   et   fiable   un   between  end  users,  providing   ensemble   de   π-­‐conteneurs   entre   un   reliable  data  transfer  services  to   expéditeur   et   un   destinataire   final.   Cette   the  upper  layers.  The  Transport   couche  contrôle  la  fiabilité  des  transports   Layer  controls  the  reliability  of  a   de   π-­‐conteneurs.   Elle   définit   le   given  link  through  flow  control,   composition   et   le   décomposition   de   π-­‐ segmentation/desegmentation,   conteneurs,   l’affectation   et   le   contrôle   des   and  error  control.  Some   flux   de   π-­‐conteneurs   dans   les   réseaux,   protocols  are  state  and   ainsi   que   le   contrôle   des   erreurs   de   connection  oriented.  This  means   transport.  C’est  le  niveau  de  définition  du   that  the  Transport  Layer  can   protocole   de   routage   dans   l’Internet   keep  track  of  the  segments  and   Physique.   retransmit  those  that  fail.      Mines  ParisTech,  EPFL  -­‐  TRACE,  Université  Laval  –  CIRRELT           124  
    • OpenFret  :  contribution  à  la  conceptualisation  et  à  la  réalisation  d’un  hub  rail  route  de  l’Internet  Physique     5   Expédition   Session       la   couche   Expédition   procure   les   moyens   The  Session  Layer  controls  the   fonctionnels   et   procéduraux   pour   dialogues  (connections)  between   contrôler   le   bon   déroulement   des   computers.  It  establishes,   expéditions   entre   expéditeurs   et   manages  and  terminates  the   destinataires   finaux.   Elle   établit,   gère   et   connections  between  the  local   solde   l’expédition   entre   l’expéditeur   et   le   and  remote  application.  It   destinataire   final.   Elle   définit   le   type   de   provides  for  full-­duplex,  half-­ service   rendu   (normal,   express,   aérien,   duplex,  or  simplex  operation,  and   etc.)   et   assure   la   gestion   des   accusés   de   establishes  checkpointing,   réception.   Elle   établit   les   procédures   de   adjournment,  termination,  and   monitoring,   de   vérification,   restart  procédure.   d’ajournement,   de   terminaison   et   de   réacheminement  des  expéditions.     6   Logistique   Presentation     la   couche   Logistique   procure   les   moyens   The  Presentation  Layer   fonctionnels   et   procéduraux   pour   establishes  a  context  between   contrôler   le   déploiement   logistique   des   π-­‐ Application  Layer  entities,  in   conteneurs   d’un   client   à   travers   les   which  the  higher-­layer  entities   multiples  π-­‐nœuds  et  π-­‐liens  de  l’Internet   can  use  different  syntax  and   Physique.   Elle   permet   de   faire   le   lien   semantics,  as  long  as  the   entre   les   décisions   d’approvisionnement   presentation  service  understands   et  de  déploiement  de  produits  prises  à  la   both  and  the  mapping  between   couche   supérieure   Web   them.  The  presentation  service   d’Approvisionnement.   Elle   transpose   les   data  units  are  then  encapsulated   décisions   de   mouvement   et   de   stockage   into  Session  Protocol  data  units,   de   produits   en   décisions   de   commandes   and  moved  down  the  stack.   de   mouvement   et   de   stockage   de   π-­‐ conteneurs,   affectant   notamment   les   unités   de   produits   aux   π-­‐conteneurs.   Elle   fait   le   monitoring   et   la   validation   des   habilités,   des   capacités,   des   prix   et   des   performances   des   π-­‐nœuds   et   des   π-­‐ moyens,  et  le  statut  des  contrats  signés  et   des  π-­‐conteneurs  déployés.    Mines  ParisTech,  EPFL  -­‐  TRACE,  Université  Laval  –  CIRRELT           125  
    • OpenFret  :  contribution  à  la  conceptualisation  et  à  la  réalisation  d’un  hub  rail  route  de  l’Internet  Physique     7   Web  d’approvisionnement     Application     la  couche  Web  d’Approvisionnement  est  à   The  application  layer  is  the  OSI   l’interface  entre  l’Internet  Physique  et  les   layer  closest  to  the  end  user,   gestionnaires   des   clients   ou   leurs   which  means  that  both  the  OSI   applications.   Elle   procure   les   moyens   application  layer  and  the  user   fonctionnels  et  procéduraux  permettant  à   interact  directly  with  the   ces   derniers   d’exploiter   l’Internet   software  application.  This  layer   Physique   afin   de   pouvoir   prendre   leurs   interacts  with  software   décisions   d’approvisionnement,   de   applications  that  implement  a   réalisation   et   de   déploiement   dynamique   communicating  component.  Such   de   flux   de   produits   (matériaux,   pièces,   application  programs  fall  outside   modules,  produits  finis,  etc.)  à  travers  un   the  scope  of  the  OSI  model.   web   d’approvisionnement   global   ouvert   Application  layer  functions   (open   global   supply   web).   L’expression   typically  include  identifying   des   besoins,   la   programmation   des   flux,   communication  partners,   l’établissement   des   contrats,   la   définition   determining  resource   des  rendez-­‐vous,  etc.,  font  partie  de  cette   availability,  and  synchronizing   couche.   Elle   fait   le   monitoring   des   communication.   contrats,  des  stocks,  des  mouvements,  des   habilités   et   des   capacités   des   acteurs,   s’appuyant   sur   une   synchronisation   informationnelle   avec   la   couche   Logistique.   C’est   à   cette   couche   que   résident  la  vaste  majorité  des  logiciels  de   gestion  des  chaînes  d’approvisionnement,   de   gestion   logistique,   de   gestion   des   opérations   et   de   gestion   des   ressources   d’entreprise.   Les   applications   logicielles   de   cette   couche   sont   hors   du   modèle   de   service   OPSI,   mis   à   part   son   interconnexion  avec  la  couche  Logicielle.          Mines  ParisTech,  EPFL  -­‐  TRACE,  Université  Laval  –  CIRRELT           126