Manifeste pour l'internet physique fr version 1.11 2012-11-20
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Manifeste pour un Internet Physique Professeur Benoit Montreuil, CIRRELT, Université Laval
Manifeste pour un Internet Physique Transformer la manière dont les objets physiques sont
déplacés, entreposés, réalisés, fournis et uDlisés, visant une efficience et une soutenabilité supérieures
www.physicalinterneDniDaDve.org
Professeur Benoit Montreuil
Chaire de Recherche du Canada en Ingénierie d'Entreprise CIRRELT Centre interuniversitaire de recherche
sur les réseaux on d'entreprise, la logis<que et le transport Université Laval, Québec, Canada
Version 1.11.1 : 2012-‐11-‐19
Une traducDon du Dr. Mustapha Lounès et du Prof. Benoit Montreuil
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Manifeste pour un Internet Physique Professeur Benoit Montreuil, CIRRELT, Université Laval
Remerciements Le Manifeste pour un Internet Physique
a bénéficié des contribuDons de collègues et de doctorants esDmés Amérique ü Centre de recherche CIRRELT:
• Teodor Crainic -‐ UQAM • Michel Gendreau -‐ Université de Montréal • Driss Hakimi, Mustapha Lounès, Jacques Renaud, Helia Sohrabi -‐ Université Laval
ü CICMHE, College-‐Industry Council for Material Handling EducaDon: • Russ Meller – CELDi, University of Arkansas • Kevin Gue & Jeff Smith – Auburn University • Kimberley Ellis –CELDi, Virginia Tech • Leon McGinnis – Georgia Tech • Mike Ogle – MHIA
Europe • Éric Ballot, Frédéric Fontane, Shenle Pan, Rochdi Sarraj – Mines ParisTech • Rémy Glardon – EPFL • Rene De Koster – Erasmus University • Olivier Labarthe – IUT Bordeaux Montesquieu • Detlef Spee – Fraunhofer Ins<tute for Material Flow and Logis<c
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Plan du Manifeste
? Grand Défi Mondial de Soutenabilité LogisDque
? L’Internet Physique ? Habiliter un Web LogisDque
? Vers le réalisaDon de la Vision
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ÉchanDllon de compagnies contribuant à l’IniDaDve de l’Internet Physique
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La logistique est l'épine dorsale de notre style de vie
À première vue, la logistique semble être performante!
Le concept original de ceQe diapo est du Professeur Russ Meller, CELDi, U. of Arkansas
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Manifeste pour un Internet Physique Professeur Benoit Montreuil, CIRRELT, Université Laval
À première vue, la logistique semble être performante!
La logistique est l'épine dorsale du commerce électronique
Le concept original de ceQe diapo est du Professeur Russ Meller, CELDi, U. of Arkansas
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La logisDque est l'épine dorsale
du commerce mondial
Le concept original de ceQe diapo est du Professeur Russ Meller, CELDi, U. of Arkansas
À première vue, la logistique semble être performante!
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La Logistique est devenue inefficiente et insoutenable
La façon dont les objets physiques sont déplacés, entreposés, réalisés,
fournis et uDlisés dans le monde en<er
est inefficiente insoutenable aux plans économique, environnemental et social
Néanmoins, nous avons à faire face à une dure réalité
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ÉCONOMIQUE Un fardeau de 5-‐15% du PIB de la plupart des pays Le fardeau logisDque mondial croît plus vite que le
commerce mondial
ENVIRONMENT Un des plus grands émegeur de gaz à effets de serre,
consommateur d’énergie, pollueur et gaspilleur de matériaux
ContribuDon négaDve en constante progression alors que les buts des naDons visent de fortes réducDons
SOCIAL Manque d’accessibilité et de mobilité rapide, fiable et abordable des biens physiques pour la vaste majorité
de la populaDon du monde CondiDons de travail logisDque trop souvent précaires
Inefficience et insoutenabilité de la logisDque Pourquoi devons-nous changer?
European Commission: A Roadmap for moving to a compe<<ve low carbon economy in 2050, Office of the European Union, Brussels, 16p. (2011) Serveau, L.T. : Inventaire des émissions de polluants dans l’atmosphère en France. In: SECTEN, Citepa, Paris (2011) European Commission: EU energy and transport in figures. Sta<s<cal Pocketbook, (2009)
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Montreuil B. (2011) Towards a Physical Internet: Meeting the Global Logistics Sustainability Grand Challenge, Logistics Research, currently available as online publication, 2011-02-12, http://www.springerlink.com/content/g362448hw8586774/fulltext.pdf
Symptômes d’inefficience logisDque et d’insoutenabilité Nous menant vers un mur de façon percutante
1. Nous expédions de l’air et de l’emballage 2. Le voyage vide est la norme plutôt que l'excepDon 3. Les camionneurs sont devenus des cowboys modernes 4. Les produits sont entreposés où on n’a pas besoin,
très souvent non disponibles rapidement où ils sont nécessaires 5. Des installaDons de producDon et d’entreposage peu ou mal uDlisés 6. Beaucoup de produits ne sont jamais vendus ou jamais uDlisés 7. Les produits n'arrivent pas chez ceux qui en ont vraiment le besoin 8. Les produits se déplacent inuDlement à travers le monde 9. Le transport intermodal rapide et fiable
est encore un rêve ou une plaisanterie 10. L'approvisionnement de produits vers les villes,
à l’intérieur et à parDr de celles-‐ci est un cauchemar 11. Les réseaux logisDques et les chaines d’approvisionnement sont insécurisés et fragiles 12. L’automaDsaDon et les technologies intelligentes sont difficiles à jusDfier 13. L'innovaDon est étouffée
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1. Nous expédions de l’air et de l’emballage • Les camions et leur remorques, les wagons et les conteneurs sont souvent à moiDé vides au départ, avec une part substanDelle du non-‐vide remplie par de l'emballage : 56,8 % Plein lorsque non vide; 42,6 % d’uDlisaDon moyenne
2. Les voyages à vide sont la norme plutôt que l’excepDon • Les véhicules et les conteneurs reviennent souvent vides, ou font de longs détours pour trouver des chargements de retour (25% de km parcourus), et les véhicules pleins au départ deviennent de plus en plus vides au fur et à mesure de leurs tournées de livraison"
3. Les camionneurs sont devenus les cowboys modernes • Beaucoup sont toujours sur la route, souvent loin de la maison pour de longues durées (taux de rotaDon annuel 100%+ aux États Unis); Leur santé et leur vie sociale et familiale sont précaires; En général, les travailleurs logisDques, dont les manutenDonnaires, ont des posiDons tout aussi précaires
4. Les produits dorment entreposés où on n’a pas besoin, souvent non disponibles rapidement où ils sont nécessaires"
• Les fabricants, distributeurs, détaillants et uDlisateurs stockent tous des produits, souvent en grande quanDté, à travers leurs réseaux d’entrepôts et de centres de distribuDon, néanmoins les niveaux de service et les temps de réponse aux uDlisateurs locaux sont contraignants et risqués
5. Des installaDons de producDon et d’entreposage peu ou mal uDlisés • La plupart des entreprises invesDssent dans des installaDons producDves ou logisDques qui sont la plupart du temps sous-‐uDlisées ou mal uDlisées, traitant des produits qu’il serait préférable de traiter ailleurs, entraînant une mulDtude de voyages inuDles
Symptômes d’inefficience logisDque et d’insoutenabilité Nous menant vers un mur de façon percutante
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6. Tellement de produits ne sont jamais vendus ou jamais uDlisés • Une porDon importante des produits de consommaDon fabriqués n’ageint jamais à temps le marché approprié, ceux-‐ci finissant invendus ou inuDlisés, tandis qu'ils auraient été nécessaires ailleurs; dans l’industrie des aliments frais , des produits sont gaspillés à un rythme alarmant : 12% en transit, 25% dans la vente au détail
7. Les produits n'arrivent pas chez ceux qui en ont vraiment besoin • C'est parDculièrement vrai dans les pays moins développés et les zones de catastrophes et de crises
8. Les produits se déplacent inuDlement, sillonnant la planète • Les produits parcourent couramment des milliers de kilomètres/milles qui auraient pu être évités s’ils étaient fabriqués ou assemblés plus près de leur lieu d'uDlisaDon
9. Le transport intermodal rapide et fiable est encore un rêve ou une plaisanterie
• Même s’il existe quelques superbes exemples, en général la synchronisaDon est si lamentable, les interfaces si mal conçues, que les iDnéraires intermodaux sont souvent inefficients et risqués en coût et en temps
10. L'approvisionnement de produits vers les villes, à l’intérieur et à parDr de celles-‐ci, est un cauchemar
• La plupart des villes ne sont pas conçues et équipées pour faciliter le transport, la manutenDon et l’entreposage de marchandises, rendant cauchemardesque l’approvisionnement des entreprises et des consommateurs
Symptômes d’inefficience logisDque et d’insoutenabilité Nous menant vers un mur de façon percutante
RusDng new cars in disused airfield
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11. Les réseaux logisDques et les chaines d’approvisionnement sont insécurisés et fragiles
• Il y a extrême concentraDon d’opéraDons dans un nombre restreint d’installaDons de producDon et de distribuDon centralisées, avec mouvements le long d’un espace étroit de routes à fort trafic
• Cela rend les chaînes d’approvisionnement et les réseaux logisDques de plusieurs entreprises non sécurisées contre les actes de vol et de terrorisme, et fragiles face aux catastrophes naturelles et aux crises de demande
12. L’automaDsaDon et les technologies intelligentes sont difficiles à jusDfier
• Les véhicules, les systèmes de manutenDons et les installaDons opéraDonnelles doivent s’adapter à une grande variété de matériaux, de formes et de charges unitaires, avec chaque acteur décidant indépendamment et localement de sa part du puzzle;
• ceci rend difficile à jusDfier les technologies connecDves intelligentes (ex. RFID), l’automaDsaDon systémique de la manutenDon et du transport, ainsi que les logiciels de pilotage intelligence collaboraDve
13. L’innovaDon est étouffée • Le manque de normes et de protocoles génériques, de transparence, de modularité et d’une infrastructure systémique ouverte est un criant goulot d’étranglement de l’innovaDon
• Ceci rend l'innovaDon de rupture si difficile, jusDfiant le focus sur une innovaDon epsilon marginale
Symptômes d’inefficience logisDque et d’insoutenabilité Nous menant vers un mur de façon percutante
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Cartographie des symptômes d’inefficience & d’insoutenabilité par rapport aux faceges économiques, environnementales et sociales
Économ
ique
Environnem
ental
Sociétal
1 Nous expédions de l’air et de l’emballage
2 Le voyage vide est la norme plutôt que l'exception
3 Les camionneurs sont devenus des cowboys modernes
4 Les produits sont entreposés où l’on n’a pas besoin, souvent non disponibles rapidement où ils sont nécessaires
5 Des installations de production et d’entreposage peu ou mal utilisés
6 Beaucoup de produits ne sont jamais vendus ou jamais utilisés
7 Les produits n'arrivent pas chez ceux qui en ont vraiment besoin
8 Les produits se déplacent inutilement, sillonnant la planète
9 Le transport intermodal rapide et fiable est encore un rêve
10 L'approvisionnement de produits vers les villes, à l’intérieur et à partir de celles-‐ci, est un cauchemar
11 Les réseaux logistiques et les chaines d’approvisionnement sont insécurisés et fragiles
12 L’automatisation et les technologies intelligentes sont difficiles à justifier
13 L'innovation est étouffée
Symptômes d’inefficience & d’insoutenabilité
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Concevoir un système pour déplacer, entreposer, réaliser, fournir et utiliser
des objets physiques dans le monde entier de façon
efficiente et soutenable économiquement, environnementalement and socialement
The Global Logistics Sustainability Grand Challenge
Montreuil B. (2011) “Towards a Physical Internet: Meeting the Global Logistics Sustainability Grand Challenge,” Logistics Research, 3(2-‐3), 71-‐87, 2011.
Grand défi mondial de soutenabilité logisDque
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Accéder à l’objecDf global menant vers l’efficience et de la durabilité logisDques globales
ObjecDf Économique Réduire d’un ordre de grandeur et de façon durable le fardeau économique globale de la logis<que tout en engendrant des gains substan<els de produc<vité d’affaires
ObjecDf Environnemental Réduire d’un ordre de grandeur et de façon durable les émissions de gaz à effet de serre, la consomma<on d'énergie, la pollu<on et le gaspillage de ma<ères induits par la logis<que
ObjecDf Sociétal Accroitre de façon substan<elle et durable la qualité de vie des travailleurs logis<ques, ainsi que celle de la popula<on mondiale en améliorant l’accessibilité et la mobilité des objets physiques
Note: Logistique est à partir d’ici dans son sens large incluant le transport, la manutention, l’entreposage, l’approvisionnement, la réalisation (production, assemblage, finition, personnalisation, recyclage) et l’utilisation
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L’Internet Digital Exploiter la métaphore de l’Autoroute de l’InformaDon
Dans leur quête d’une façon de conceptualiser comment se transformer, ils se sont appuyés sur une métaphore du transport et de la logisDque:
Megre en place une autoroute de l’informaDon
Il y a quelques décennies, la communauté des technologies de l’informaDon et des communicaDons était prise dans un énorme enchevêtrement
dû notamment aux millions d’ordinateurs isolés
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Apprendre du Grand Défi des TIC Exploiter la métaphore de l'autoroute de l'informaDon
Avant : des millions d'ordinateurs isolés-‐ inefficient et insoutenable Après : des millions de serveurs et d’ordinateurs interconnectés
pour former la « Super-‐Autoroute de l'InformaDon »
Facilitateur clé: transmission de paquets de données formatées via des équipements hétérogènes respectant le protocole TCP/IP
Résultat: L’Internet Digital, le Web, le Mobile, les Apps … Une infrastructure en réseau distribuée, interconnectée et ouverte
Transformant à jamais l’industrie, l’économie, la culture et la société
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Bien qu'il existe des différences fondamentales entre le monde physique
et le monde de l'informaDon, l’iniDaDve de l'Internet Physique
a pour but d’exploiter la métaphore de l'Internet afin de proposer une vision pour une soluDon durable
et progressivement déployable aux problèmes globaux liés à notre façon
de transporter, entreposer, réaliser, approvisionner et uDliser
les objets physiques à travers la planète
L’IniDaDve de l’Internet Physique UDliser l’Internet Digital comme une Métaphore pour le Monde Physique
Montreuil B. (2011) Towards a Physical Internet: Meeting the Global Logistics Sustainability Grand Challenge, Logistics Research, currently available as online publication, 2011-02-12, http://www.springerlink.com/content/g362448hw8586774/fulltext.pdf
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Exposer les caractérisDques clés de la vision de l’Internet Physique
Évoluer vers un Internet Physique mondial
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L’Internet Physique est un système logisDque global
ouvert fondé sur l’interconnecDvité physique, digitale et
opéraDonnelle au moyen de
l’encapsulaDon, des protocoles et des interfaces L’IP habilite
un Web LogisDque efficient, durable,
adaptable et résilient
L’Internet Physique (PI, π)
Interconnec(vité,universelle,Physique, Digitale,Opéra(onelle,
Encapsula(on, Interfaces, Protocoles,
Système, Global, Ouvert,
Fonda(ons,de,l’Internet,Physique,
Web,de,,mobilité,
Web,de,Distribu(on,
Web,de,Réalisa(on,
Web,d’ApproviF,sionnement,
Web,de,Service,
Déplacer, Stocker, Réaliser, ApproviF,sionner, U(liser,
Objets,physiques,
Web,Logis(que,
Innova(on,Affaires,Technologies, Infrastructures,
Economique, Environnementale, Sociétale,Efficience,&,Durabilité,
Montreuil B., R.D. Meller & E. Ballot (2012). Physical Internet Founda<ons, In: Service Orienta<on in Holonic and Mul< Agent Manufacturing and Robo<cs, edited by T. Borangiu et al., Springer.
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• Marché ouvert de transport des biens (à la ebay)
• Tous les biens sont déplacés sont dans des conteneurs modulaires de type « boîte noire »
• Réseaux de transport et de distribuDon ouverts et partagés
• Très vaste communauté d'uDlisateurs
• CerDfier et évaluer les fournisseurs par les uDlisateurs pour améliorer la performance logisDque
Adaptée d’une contribu<on du Professeur Russ Meller de CELDi, U. of Arkansas
Image mentale simplifiée de l'Internet Physique
Consolida<on transparente de conteneurs modulaire dans l’Internet Physique
B. Montreuil & C. Thivierge, 2011
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Positionnement de l’Internet Physique
World Wide Web (WWW) Internet Digital
Paquets informaDonnels digitaux
Web LogisDque Ouvert Internet Physique
Paquets Physiques Intelligents
Connexion d'objets physiques par WWW
Internet des choses Réseaux d'objets intelligents
Grille
intelligente
Internet ÉnergéDque
Paquets d’Énergie
Schéma original de Benoit Montreuil, 2010, Physical Internet Manifesto, www.physicalinterne<ni<a<ve.org
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InterconnecDvité Universelle
Des transporteurs, centres et systèmes logisDques de haute performance,
rendant transparent, facile, rapide, fiable et peu cher d’interconnecter
les objets physiques à travers les modes et les routes,
avec une visée globale vers l’interconnecDvité universelle
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EncapsulaDon
L’Internet Physique ne traite pas directement avec les biens physiques
Il requiert leur
encapsulaDon standardisée, tels les datagrammes de l’Internet Digital
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EncapsulaDon physique des biens dans des π-conteneurs modulaires, écologiques, intelligents & mondialement standardisés
• La marchandise est uniDsée comme contenu d’un π-‐conteneur et n’est pas traitée explicitement par l’Internet Physique
• Des dimensions d’un conteneur mariDme à de toutes peDtes dimensions • Conçus pour être traités de façon fluide et aisée à travers divers modes et moyens de transport, de manutenDon et de stockage
• Faciles à manutenDonner, entreposer, transporter, sceller, enclencher, interloquer, charger, décharger, construire, démanteler, composer et décomposer
• Légers, faits de matériaux verts avec une empreinte minimale lorsque hors-‐service • Équipés de tags intelligents, avec des senseurs au besoin, permegant leur idenDficaDon, routage et maintenance adéquats
• Diverses classes structurales en foncDon des usages • Capacités de condiDonnement (ex. Température) si nécessaire • Scellables pour fins de sécurité
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EncapsulaDon physique des biens π-‐conteneurs Dimensions modulaires et accessoires mondialement standardisés
Concep
tuel design de
Ben
oit M
ontreu
il et M
arie-‐Ann
e Cô
té
CIRR
ELT, Université
Laval, Q
uébe
c, Canada, 2012
X
Y
Z 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 12 m
0,1 m 0,2 m 0,3 m 0,4 m 0,5 m 0,6 m 1,2 m 2,4 m 3,6 m 4,8 m 6 m 12 m
IllustraDon de dimensions modulaire s potenDelles
Design conceptuel illustrant la modularité dimensionnelle des π-‐conteneurs É. Ballot, B. Montreuil, R.D. Meller
Le design de π-‐conteneur ici illustré a une inten<on strictement conceptuelle et fonc<onnelle: il n’a aucune inten<on prescrip<ve de concep<on et d’ingénierie technique
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EncapsulaDon physique des biens π-‐conteneurs Facile à composer en conteneurs composites, puis à décomposer
Design conceptuel illustrant la foncDonnalité de composiDon
des π-‐conteneurs
Le design de π-‐conteneur ici illustré a une inten<on strictement conceptuelle et fonc<onnelle: il n’a aucune inten<on prescrip<ve de concep<on et d’ingénierie technique
Concep
tuel design de
Ben
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ontreu
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arie-‐Ann
e Cô
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CIRR
ELT, Université
Laval, Q
uébe
c, Canada, 2012
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Compagnie de biens de consommaDon 494 produits 268 formats d’emballage
258 tailles de caisses
Au niveau palege-‐équivalent, le besoin d’espace net a diminué de 10%
Au niveau caisse-‐équivalent, le besoin d’espace net s’est accru de 10%
Meller, R. D., Lin, Y.-‐H., and Ellis, K. P., “The Impact of Standardized Metric Physical Internet Containers on the Shipping Volume of Manufacturers,” in Proceedings of the 14th IFAC Symposium on Informa;on Control Problems in Manufacturing, Bucharest – Romania, (2012).
Passer à uniquement uDliser des dimensions
modulaires (<15)
L’impact spaDal de l’encapsulaDon modulaire
Ici, aucun changement de forme de produits. Le nombre de produits par caisse est permis de varier de +-‐ 10%. L’expérience est limitée aux caisses plutôt qu’aux π-‐conteneurs pour focaliser sur la modularité.
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• La densité volumétrique maximale et foncDonnelle des produits lorsqu’ils sont dans des conteneurs de l'Internet Physique est extensible à leurs dimensions d'uDlisaDon si nécessaire – La densité foncDonnelle d’un objet peut être exprimée
comme le rapport de sa foncDonnalité uDle sur le produit de son poids par son volume
• Seulement les composants et les modules clés doivent voyager extensivement
– Facile à parachever près du point d'uDlisaDon en uDlisant les objets localement disponibles
Concevoir et fabriquer les produits pour minimiser la charge et le volume qu'ils produisent sur l'Internet Physique,
avec des dimensions adaptées aux dimensions standards du conteneur, avec une densité volumétrique et foncDonnelle maximale lors de leur conteneurisaDon
Source: guim.fr
Concevoir des produits adaptés aux conteneurs pour minimiser le gaspillage d’espace
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L’Internet Physique et l'Internet des Choses
F L'Internet des Choses permet la connexion omniprésente avec les objets physiques équipés de technologie connecDve intelligente (RFID, GPS, Internet, etc.), rendant les objets toujours plus intelligents et habilitant leur autocontrôle distribué à travers les réseaux
F L'Internet Physique vise à exploiter aussi bien que possible l’Internet des Choses afin d’habiliter la connecDvité omniprésente de ses π-‐conteneurs et π-‐systèmes
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Interfaces opDmisées pour l’interconnecDvité universelle
Interfaces physiques & digitales exploitant les caractérisDques
des π-‐conteneurs et standardisées mondialement
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Des moyens et des systèmes de manutenDon et d'entreposage de π-‐conteneurs,
avec des technologies et des processus innovateurs exploitant les caractérisDques des π-‐conteneurs
afin de permegre leur récepDon, stockage, composiDon, décomposiDon monitoring,
protecDon et expédiDon rapides, faciles, fiables et bon marché
grâce à des configuraDons intelligentes, durables et fluides d’automaDsaDon et de manutenDon humaine
Évoluer des systèmes de manutenDon et de stockage de fret aux systèmes de manutenDon et de stockage de π-‐conteneurs
Reference: Montreuil, B., R.D. Meller, E. Ballot (2010) Towards a physical internet: the impact on logistics facilities and material handling systems design and innovation, in Progress in Material Handling Research, Edited by K. Gue et al., Material Handling Industry of America, 23 p., 2010.
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Manifeste pour un Internet Physique Professeur Benoit Montreuil, CIRRELT, Université Laval
Centres logisDques conçus pour l’Internet Physique
Reference: Meller, R.D., B. Montreuil, C. Thivierge & Z. Montreuil (2012), Functional Design of Physical Internet Facilities: A Road-Based Transit Center, in Progress in Material Handling Research: 2012, MHIA, Charlotte, NC, to appear (2012). "
Centre de transit facilitant le
transbordement camion-à-camion de remorques au long d’un réseau de relais à travers
l’Internet Physique"
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Manifeste pour un Internet Physique Professeur Benoit Montreuil, CIRRELT, Université Laval
Références • Montreuil, B., R.D. Meller, E. Ballot (2010)
Towards a physical internet: the impact on logistics facilities and material handling systems design and innovation, in Progress in Material Handling Research 2010, Edited by K. Gue et al., Material Handling Industry of America, 23 p.
• Ballot É., B. Montreuil & C. Thivierge (2012) Functional Design of Physical Internet Facilities: A Road-Rail Hub, in Progress in Material Handling Research 2012, Edited by B. Montreuil et al., Material Handling Industry of America, 34 p.
Des centres logisDques conçus pour l’Internet Physique,
habilitant le déploiement et le transport mulDmodal transparents, rapides,
efficients, sécuritaires, fiables et distribués de π-‐conteneurs à travers l’Internet Physique
Hub Rail-‐Route de l’Internet Physique
Version 1.11.1 : 2012-11-19, 38/76
Manifeste pour un Internet Physique Professeur Benoit Montreuil, CIRRELT, Université Laval
Centres logisDques conçus pour l’Internet Physique
Montreuil, B., R.D. Meller, C. Thivierge, C., and Z. Montreuil (2012), Functional Design of Physical Internet Facilities: A Unimodal Road-Based Crossdocking Hub, in Progress in Material Handling Research: 2012, MHIA, "
Habiliter le transport mul<modal et le déploiement transparent, rapide, efficient, sécuritaire, fiable et distribué de π-‐conteneurs à travers l’Internet Physique
Hub rouDer de crossdocking camion-‐à-‐camion de π-‐containers au long d’un réseau de relais à travers l’Internet Physique
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Modèle d’Interconnexion LogisDque Ouvert
Protocoles standard de service logisDque
Architecture mulDcouches de services logisDques
et protocoles standardisés
Montreuil B., E. Ballot & F. Fontane (2012). An Open Logis;cs Interconnec;on Model for the Physical Internet, Proceedings of INCOM 2012 Symposium, Bucharest, Romania, 2012/05/23-‐25. "
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Déployer des cerDficaDons d’habilité
Déployer des cerDficaDons d’habilité mulD-‐niveaux de l'Internet Physique
pour les conteneurs, les systèmes de manutenDon, les véhicules, les systèmes d'informaDon,
les ports, les centres de distribuDon, les routes, les villes et les régions, les protocoles et les processus,
et ainsi de suite
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Monitoring de performance ouvert
Monitoring ouvert et direct de la performance réellement réalisée par tous les acteurs et toutes les enDtés π-‐cerDfiés,
avec focus sur des indicateurs de performance clés des paramètres criDques, tel que la vitesse, le taux de service, la fiabilité, la protecDon et la sécurité
Un tel monitoring direct de la performance est disponible publiquement dans le monde enDer
pour permegre une prise de décision basée sur des faits et pour sDmuler l'amélioraDon conDnue
L'informaDon publique doit être fournie dans le respect de la confidenDalité des transacDons spécifiques
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Un système global L’internet Physique
est applicable en toute transparence
partout, à toute échelle
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Équipement 1!
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Stat
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Installa$o
n'4'
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L’Internet Physique : Le même cadre conceptuel à toute échelle
Réseau Intra-‐Centre Inter-‐Processeurs Réseau Intra-‐InstallaDon Inter-‐Centres Réseau Intra-‐Site Inter-‐InstallaDon
Réseau Intra-‐Urbain Inter-‐Sites
Réseau IntraconDnental Interurbain, Intra-‐État/Province Réseau mondial InterconDnental Network
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Manifeste pour un Internet Physique Professeur Benoit Montreuil, CIRRELT, Université Laval
Prioriser la fiabilité et la résilience maillées
Le réseau des réseaux de l’Internet Physique global doit garanDr sa propre fiabilité
et celles de ses conteneurs et expédiDons Le web des réseaux et la mulDplicaDon des nœuds doivent permegre à l'Internet Physique d'assurer
sa robustesse et sa résilience aux événements imprévus
Par exemple, si un nœud ou une parDe d'un réseau tombe en panne, le trafic doit être facilement rerouté, aussi automaDquement que possible
Référence: Peck H., “Supply chain vulnerability, risk and resilience”, Chap. 14 in Global Logis<cs New Direc<ons in Supply Chain Management, 2007
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Manifeste pour un Internet Physique Professeur Benoit Montreuil, CIRRELT, Université Laval
Prioriser la fiabilité et la résilience maillées
Référence: Peck H., “Supply chain vulnerability, risk and resilience”, Chap. 14 in Global Logis<cs New Direc<ons in Supply Chain Management, 2007
Les acteurs, les transporteurs, les routes, les nœuds et les flux de conteneurs de l’Internet Physique doivent interagir en synergie pour garanDr:
– L'intégrité des objets physiques encapsulés dans les π-‐conteneurs – L'état de l'intégrité physique et informaDonnelle des π-‐conteneurs, π-‐transporteurs, π-‐routes et π-‐nœuds
– L’intégrité informaDonnelle des π-‐acteurs (êtres humains et les logiciels agents)
– La robustesse de rendement axé-‐client dans la prestaDon et de l’entreposage des π-‐conteneurs
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Habiliter un Web LogisDque
La raison d’être de l’Internet Physique dans une perspec<ve usager
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Web LogisDque Ensemble d’acteurs
et de réseaux physiques, digitaux, humains, organisaDonnels et sociaux ouvertement interconnectés
visant à servir de façon efficiente et durable
les besoins logisDques mondiaux des personnes, des organisaDons, des territoires et de la société
De la perspective des usagers, l’Internet Physique vise à habiliter un Web Logistique efficient, soutenable, adaptable et agile
Montreuil B., R.D. Meller & E. Ballot (2012). Physical Internet Founda<ons, In: Service Orienta<on in Holonic and Mul< Agent Manufacturing and Robo<cs, edited by T. Borangiu et al., Springer.
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Habiliter un web de mobilité ouvert et global Passer d’un transport point-‐à-‐point ou hub-‐&-‐spoke à un transport distribué mulDmodal
Transport d'une remorque de Québec à Los Angeles
Québec
Montréal Alexandria Bay, US border
Syracuse Buffalo
Cleveland Columbus
Indianapolis St-‐Louis
Springfield Tulsa
Oklahoma City Amarillo
Albuquerque Flagstaff
Needles Barstow
Los Angeles
20
20-‐401
81
90
90
71
70
70
44
44
44
40
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40
40
40
15-‐10
Distance parcourue dans chaque direction: (Km): 5030 5030+ Conducteurs: 1 17 Camions: 1 17 Remorques: 1 1
Durée de conduite à l’aller (h): 48 51+ Durée de conduite au retour (h): 48+ 51+ Durée aux points de transit (h): 0 9+
Durée du voyage de la remorque à l’aller (h): 120 60+ Durée du voyage de la remorque au retour (h): 120+ 60+ Durée totale du voyage de la remorque (h): 240+ 120+ Durée moyenne de conduite par conducteur (h): 96+ 6+ Durée moyenne du voyage par conducteur (h): 240+ 6,5+
Voyage de bout-‐en-‐bout
Voyage distribué
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Habiliter un web de mobilité ouvert et global Passer d’un transport point-‐à-‐point ou par hub-‐&-‐spoke à un transport distribué mulDmodal
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Illustrer les systèmes logisDques actuels Un pe<t cas de deux détaillants & deux manufacturiers
Adapté de : Hakimi D., B. Montreuil & E. Ballot (2012), Simula<ng a Physical Internet Enabled Logis<cs Web: the Case of Mass Distribu<on in France, ISERC 2012, 2012/-‐5/19-‐23
Réseaux conceptuels actuels Flux spaDaux actuels
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L'impact de l‘exploitaDon d'un Web de Mobilité Ici limité au transport unimodal rouDer
Distance parcourue : -27% Consommation de carburant: -19%
Délai de livraison moyen: +2% Délai de livraison maximum: -36%
Actuel Web de mobilité
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Flux actuels Flux Internet Physique Trafic Internet Physique
SimulaDon basée sur le flux de distribuDon des produits vers deux top détaillants en France, à parDr de leurs 100 meilleurs fournisseurs
Exploiter un web de mobilité bimodal habilité par l’Internet Physique pour l’industrie des biens de consommaDon en France
Transport par route et par rail intégré de façon transparente dans le π-‐réseau
Résultats uDlisant l’actuel: infrastructures, installaDons, patrons de demande et niveaux de service Économique: Jusqu’à 26% d’économie de coût global
Environnemental: Environ 3 fois mieux en termes d’émissions de gaz à effet de serre, en combinant le report modal route-‐à-‐rail et un transport rouDer plus efficient
Ballot É., B. Montreuil, R. Glardon (2012), Simulation de l’Internet Physique: controbution à la mesure des enjeux et à sa définition, PREDIT Research Report, France, June 2012, 96 p. "
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Montreuil and Sohrabi, From Private Supply Networks to Open Supply Webs, IERC 2010
La plupart des compagnies conçoivent, opèrent et opDmisent
indépendamment leurs réseaux de distribuDon privés
en invesDssant dans des CDs, ou s’engagent dans des locaDons ou contrats à long terme
AcDver et exploiter un Web de DistribuDon
ouvert et global
Aux États-Unis seulement, il y a 535 000 centres de distribution La vaste majorité sont utilisés par une seule compagnie Les compagnies utilisent souvent 1 CD et généralement moins de 20 CDs Imaginez le potentiel de gain si chaque compagnie pouvait déployer ses produits à travers un web ouvert incluant 535 000 CDs ouverts aux États-Unis
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Déployer dynamiquement le stock à travers le Web de Distribution
pour une réponse au client efficiente, rapide et agile Système dédié actuel" Système ouvert proposé"
Adapté de: Hakimi D., B. Montreuil & E. Ballot (2012), Simulating a Physical Internet Enabled Logistics Web: the Case of Mass Distribution in France, ISERC 2012, 2012/-5/19-23"
PB
S2a S2e S2f S1a S1e
PA1 PA1
S2j
…" …"
O1" O2" O3"
O4" O5" O1"
Commande client
Flux physique : Usine : Magasin de détail : Centre de distribution (CD) dédié : CD ouvert P# S# O#
Manufacturier B
Détaillant 2
PB
D2a
DB
D2b
S2a S2f S2j
Manufacturier A PA1
DA
D1
S1a S1e Détaillant 1
PA2
S2e …" …" …"
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La valeur ajoutée d’exploiter un Web de DistribuDon lorsqu’on exploiter déjà un Web de Mobilité
Distance parcourue : -23% Consommation de carburant : -29%
Délai de livraison moyen aux magasins : -79% Délai de livraison maximum à un magasin : -71%
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Impact sur l’ExploitaDon d’un Web LogisDque IntégraDon des Webs de Mobilité et de DistribuDon
D1
D2a
D2b
PA1
PA2
PB
DA
DB
: usine; : Magasin de détail; : centre de distribution privé P# S#
: Flux de produits : Route de transport terrestre
D1 PA1
PA2
PB
DA
DB
D2b
D2a
: usine; : centre de distribution; : Magasin de détail; : hub ouvert D# P#
Livraison magasin Temps [Moyen; Max]
Web de Mobilité
PA1
PA2
PB
: usine; : Magasin de détail; : hub ouvert; : centre de distribution ouvert P#
Webs de Mobilité et DistribuDon
Réseaux logisDques dédiés
-82%; -74%
+16%; +15%
-79%; -71%
-19%; -27%
-29%; -23%
-42%; -44% Carburant;
Déplacement
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Minimiser les déplacements et les stockages physiques en transmegant digitalement les connaissances et
en matérialisant les produits aussi localement que possible à travers le web de réalisaDon ouvert
ExploitaDon intense des technologies de la connaissance afin de dématérialiser des produits et les rematérialiser
en objets physiques au point d'uDlisaDon
Avec plus de maturité de l'Internet Physique, on s’agend à avoir de nombreux centres de producDon flexibles, ouverts et distribués
capables de réaliser (produire, assembler, finir, etc.) localement pour des clients une large variété de produits à parDr des spécificaDons digitales transmises par ceux-‐ci,
d’objets physiques locaux et, si nécessaire d’objets physiques criDques provenant de sources lointaines
Web de RéalisaDon ouvert et Global
Version 1.11.1 : 2012-11-19, 60/76
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OM
OM
OM OA
OA
OA
OA OM OM
OM OM OA OA
OA OA
OA
OA
OA OA
OA OA
OA OA
OA OA
OA
OA
OA OA
OA OA
M+A M OA
OA
OA
OA
OA
OA
Client M+A
M
Manufacturier + assembleur intégrés
Manufacturier OA
OA Assembleur ouvert exploité actuellement
Assembleur ouvert inexploité actuellement
OM
OM
Manufacturier ouvert exploité actuellement
Manufacturier ouvert inexploité actuellement
Réseau de réalisaDon actuel centré autour d'une manufacture
& d’une usine d'assemblage intégrées
Réseau de réalisaDon alternaDf exploitant un web de réalisaDon
pour l'externalisaDon de l’assemblage
Réseau de réalisaDon alternaDf exploitant un web de réalisaDon
pour l'externalisaDon de la fabricaDon & de l’assemblage
Cliché actuel
Cliché actuel
ExternalisaDon Dynamique de la RéalisaDon du Produit vers les Centres Ouverts CerDfiés au sein du Web de RéalisaDon
pour Habiliter une RéalisaDon Efficace et Agile du Produit Près du Point d‘UDlisaDon
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Web de Distribu<on Web de Mobilité
Web de Réalisa<on
Niveau-‐0
Tier-‐2
Chaque fournisseur peut par exemple signer un contrat de garan<e d’accessibilité
en X-‐temps avec chaque client, en gardant la responsabilité de livraison,
déploiement et réalisa<on du produit
Le client a un stock minimal Le fournisseur prend avantage
de sa base de clients pour le déploiement en commun
Chaque client a accès à un pool global de fournisseurs π-cer<fiés et vice-‐versa
Exploiter un Web d’approvisionnement
Web d’approvisionnement
Niveau-‐1
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Un Web d’approvisionnement avec une myriade de fournisseurs π-‐Agréés,
Accès ouvert & Global, Contrats standardisés, Monitoring et ÉvaluaDon ouverts des fournisseurs
Mul;-‐niveaux, des ma;ères premières aux produits finis
Chacun exploite les Webs de Mobilité, de Distribu;on & de Réalisa;on
Version 1.11.1 : 2012-11-19, 64/76
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Des réseaux de détail/locaDon alimentant les clients isolés
Aux uDlisateurs interconnectés exploitant
un Web de service ouvert
Les usagers achètent les produits en moindre pourcentage,
acquérant plutôt l’accès à la foncDonnalité de produit au besoin auprès d’usagers
propriétaires de produits ou de centres de locaDon
Soutenu par les autres cons<tuants du Web Logis<que
Version 1.11.1 : 2012-11-19, 65/76
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L’Internet Physique influence l’InnovaDon
Version 1.11.1 : 2012-11-19, 66/76
Manifeste pour un Internet Physique Professeur Benoit Montreuil, CIRRELT, Université Laval
Montreuil, B., Meller, R.D., et al., “Designing Facilities for the Physical Internet,” Material Handling Industry of America, Charlotte, NC, 2010-2012.
Flex Conveyor de KIT/Gebhardt (Kai Furmans)
GridFlow de l’Université d'Auburn (Kevin Gue)
L’Internet Physique influence
l’InnovaDon Technologique
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L’Internet Physique influence l’InnovaDon de Modèles d’Affaires
Quels seront les équivalents π-habilités d'Amazon, eBay et Google ?
Comment vont évoluer les fabricants, les distributeurs, les détaillants, les prestataires logistiques,
les transporteurs et les fournisseurs de solutions afin d’exploiter au mieux l’Internet Physique?
Des modèles d’affaires innovateurs, pour commercialiser les offres π-‐habilitées
par divers intervenants, en tenant compte des revenus, des contrats,
des responsabilités & des assurances des parDes prenantes
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L’homogénéité de l'Internet Physique en termes de π-‐conteneurs encapsulant des objets physiques
doit permegre une meilleure uDlisaDon des modes & moyens,
augmentant ainsi les capacités des infrastructures par l'exploitaDon de standardisaDons, de raDonalisaDons et d’automaDsaDons
au moyen d’innovaDons présentement inaccessibles
hQp://www.ilookforwardto.com/2010/12/foodtubes-‐really-‐fast-‐food-‐delivered-‐in-‐a-‐physical-‐Internet-‐of-‐underground-‐pipes.html hQp://www.cargocap.com/content/what-‐is-‐cargocap
FoodTubes et CargoCap: Des exemples d'iniDaDves actuelles d’infrastructures envisagées dont la viabilité d’implantaDon serait accrue par un alignement avec l’Internet Physique
L’Internet Physique influence l’InnovaDon Infrastructurelle
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RéalisaDon de la Vision
Évolu<on vers un Internet Physique mondial
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L'Internet Physique
Vision systémique, durable et globale sDmulant et alignant des iniDaDves autour du monde
Les iniDaDves individuelles des entreprises, des industries et des gouvernements sont nécessaires mais insuffisantes
Il y a un besoin pour une vision macroscopique, holisDque et systémique offrant
un cadre unificateur inspirant et sDmulant
Il y a un besoin pour un ensemble entrelacé d’iniDaDves locales et globales
vers cege vision, s’appuyant sur des acDfs et des projets existants,
pour aider à évoluer de l'état actuel globalement inefficient et insoutenable vers un état souhaité globalement efficient et soutenable
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ImplémentaDon de l'Internet Physique Déploiement, CohabitaDon et CerDficaDon progressifs
Le développement et le déploiement à grande échelle de l’Internet Physique
ne sera pas réalisé du jour au lendemain dans une logique de Big-‐Bang
mais plutôt dans une logique dynamique de cohabitaDon et de déploiement progressif,
propulsée par les acteurs intégrant graduellement les normes de l’Internet Physique
et trouvant de plus en plus de valeur dans son uDlisaDon et son exploitaDon
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ImplémentaDon de l'Internet Physique Déploiement, CohabitaDon et CerDficaDon progressifs
F Une transiDon douce commençant par une phase de réalignement et de recadrage, pour ensuite passer à des phases plus transformaDves
F L'Internet Physique peut se consDtuer progressivement à travers la cerDficaDon mulD-‐niveaux de : ‒ Protocoles ‒ Conteneurs ‒ Des technologies de manutenDons, des centres de distribuDon, des centres de
producDon, des gares ferroviaires, des ports, des hubs mulDmodaux
‒ Systèmes d'informaDon (ex.: réservaDon, éDqueges intelligentes, portails)
‒ Zones urbaines et régions, fronDères entre pays
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Conclusion L’Internet Physique : Un Instrument pour relever le grand défi mondial de la logisDque durable
Exploite la métaphore de l’Internet pour façonner un système logisDque novateur
Un engagement envers l’interconnexion universelle ouverte des services et ressources logisDques
Un effort holisDque intégré visant à rendre plus efficient et soutenable aux plans économique, environnemental et social
la façon dont sont déplacés, stockés, réalisés, approvisionnés et uDlisés les objets physiques à travers le monde
Une approche coopéDDon à forte capacité de mise à l’échelle
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L’Internet Physique se nourrit de l’effet réseau, devenant toujours plus effecDf au fur et à mesure
qu’il dessert plus d’usagers
Il doit rassembler une masse criDque, d’abord en exploitant les infrastructures et les moyens existants,
puis en favorisant graduellement l’InnovaDon
Même s’il sera ulDmement global, il devra d’abord croître dans des domaines ferDles, supporté de façon collaboraDve par des leaders clés
de l’Industrie, des gouvernements et du milieu académique
Conclusion L’Internet Physique : Ni une utopie, ni un Big-‐Bang
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Conclusion L’IniDaDve InternaDonale de l’Internet Physique :
Un effort d’innovaDon ouverte Avec ce manifeste et les recherches le soutenant, est un premier pas vers la réussite du défi global
vers une logisDque efficiente et durable Il reste beaucoup à faire pour parachever cege vision
et, plus important encore, pour amorcer sa réalisaDon avec des iniDaDves et des projets terrains de façon à réellement influencer posiDvement notre devenir collecDf.
Cela demande beaucoup de collaboraDon entre les insDtuDons académiques, industrielles et gouvernementales,
à travers les localités, les pays et les conDnents Votre aide est la bienvenue!
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Questions et commentaires sont les bienvenus, et surtout les pistes de projets collaboratifs
www.physicalinterneDniDaDve.org
Twiger: @physicinternet