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

Ministère de l'Ecologie, de l'Energie, du Développement
durable et de la Mer en charge des Technologies vertes
et des Négociations sur le climat
CONVENTION DE SUBVENTION N° 09 MT CV 52


Groupe Opérationnel 4 du PREDIT


RAPPORT OPENFRET

CONTRIBUTION A LA CONCEPTUALISATION ET A LA
REALISATION D’UN HUB RAIL-ROUTE DE l’INTERNET
PHYSIQUE


AVRIL 2010




Prof. Eric Ballot, CGS, MINES ParisTech, Paris, France
Prof. Rémy Glardon, LGGP, EPFL, Lausanne, Suisse
Prof. Benoit Montreuil, CIRRELT, Université Laval, Québec, Canada

OpenFret:contributionàlaconceptualisationetàlaréalisationd’unhubrailroutede
l’InternetPhysique

Tabledesmatières

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

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

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l’InternetPhysique

Tabledesfigures

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

Figure24:étatduπ-hubrail-routeautemps3-minutes______