Manifest fur ein physikalisches internet ger version 1.11.1 2012-11-20

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Manifest für ein Physikalisches Internet, version 1.11.1 Professeur Benoit Montreuil, CIRRELT, Université Laval

Manifest für ein Physikalisches Internet

Veränderung der Art und Weise, wie physikalische Objekte, bewegt, gelagert, realisiert, geliefert und verwendet werden,

zum Ziel der globalen Effizienz und Nachhaltigkeit

Professor Benoit Montreuil

Canada Research Chair in Enterprise Engineering CIRRELT Interuniversity Research Center

on Enterprise Networks, Logistics and Transportation Laval University, Québec, Canada

Version 1.11 : 2012-11-19

Übersetzt von Dr. Mustapha Lounès

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America CIRRELT Research Center:

• Teodor Crainic - UQAM • Michel Gendreau - Université de Montréal • Driss Hakimi, Mustapha Lounès, Jacques Renaud, Helia Sohrabi - Université Laval CICMHE, College-Industry Council for Material Handling Education:

• Russ Meller – CELDi, University of Arkansas • Kevin Gue & Jeff Smith – Auburn University • Kimberley Ellis –CELDi, Virginia Tech • Leon McGinnis – Georgia Tech • Mike Ogle – MHIA

Europe • Éric Ballot, Frédéric Fontane, Shenle Pan, Rochdi Sarraj – Mines ParisTech • Rémy Glardon – EPFL • Rene De Koster – Erasmus University • Olivier Labarthe – IUT Bordeaux Montesquieu • Detlef Spee – Fraunhofer Institute for Material Flow and Logistic

Danksagungen Das Physikalische Internet-Manifest

erfuhr bedeutende Beiträge von geschätzten Kollegen und Doktoratsstudenten

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Manifest-Essenz

Grand Challenge der globalen Nachhaltigkeitslogistik

Im Hinblick des Physikalischen Internet

Ein Logistiks-Web aktivieren

Von der Vision zur Realisierung

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Stichprobe von Unternehmen, die zur Physikalischen Internetinitiative beitragen

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

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

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


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Die Logistik ist das Rückgrat

des weltweiten Handels

Auf den ersten Blick, die Logistik

scheint leistungsfähig!


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Wir müssen jedoch eine harte Realität konfrontieren?

Behauptung der logistische Ineffizienz und der Nicht-Nachhaltigkeit

Die Art und Weise wie die physikalischen Objekte

weltweit

bewegt, gelagert, realisiert, ausgeliefert und verwendet sind,

ist ökonomisch, ökologisch und sozial

ineffizient und nicht nachhaltig

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Ökonomisch Logistik: eine Belastung von 5-15 % des BIP in den meisten Ländern Die weltweite Logistikkosten wächst schneller als der Welthandel

Ökologisch Einer der größten Umweltverschmutzer, Energieerbraucher

und Emittenten von Treibhausgasen Wachsender negativer Beitrag während die Ziele der Nationen

starker Kürzungen anstreben

Gesellschaftlich Mangel an schnellen, zuverlässigen und preiswerten

Zugänglichkeit und Mobilität der physikalischen Objekte,

für die große Mehrheit der Weltbevölkerung Die Arbeitsbedingungen in der Logistik sind allzu oft unsicher

European Commission: A Roadmap for moving to a competitive 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. Statistical Pocketbook, (2009)

Warum wir uns ändern müssen?

Logistische Ineffizienz und Nicht-Nachhaltigkeit

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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

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

1. Luft und Verpackung wird transportiert 2. Leerfahrten sind eher die Regel als die Ausnahme 3. Fernlastfahrer: moderne Cowboys 4. Produkte lagern meist nutzlos dort, wo nicht benötigt und sind nicht verfügbar dort,

wo sie gebraucht werden 5. Produktion und Lagerraum bleiben unausgelastet 6. Viele Produkte werden nie verkauft, nie verwendet 7. Produkte erreichen nicht diejenigen, die sie am meisten brauchen 8. Produkte wandern unnötigerweise kreuz und quer auf dem Globus 9. Schneller, zuverlässiger, multimodaler Transport ist ein Traum? 10. Ein Alptraum: Produkttransport in und aus den Städten heraus 11. Supply Chain- und Logistiknetzwerke sind weder sicher noch robust 12. Intelligente Automation und Technologie sind schwer zu rechtfertigen 13. Innovation wird stranguliert

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Manifest für ein Physikalisches Internet, version 1.11.1 Professeur Benoit Montreuil, CIRRELT, Université Laval 11

1. Luft und Verpackung wird transportiert • Lastkraftwagen und Container sind häufig halb leer bei der Abfahrt, wobei der

nicht-leere zu einem wesentlichen Anteil aus Verpackung besteht: 56,8% voll, wenn nicht leer; 42,6% durchschnittliche Nutzung

2. Leerfahrten sind eher die Regel als die Ausnahme • Fahrzeuge und Container kehren oft leer zurück, oder nehmen Sonderwege, um

Ladung für die Rückfahrt zu finden (25 % der zurückgelegten Kilometer), und die bei der Abfahrt voll geladenen Fahrzeuge werden leerer und leerer, während sich ihre Route von Anlieferungsort zu Anlieferungsort ausweitet

3. Fernlastfahrer sind moderne Cowboys geworden • Immer sind zu viele Fahrer auf der Straße, zu oft weit und für lange Zeit weg von

zu Hause (sehr hohe Umschlagshäufigkeit); Ihr Familien- und soziales Leben, wie auch ihre persönliche Gesundheit sind prekär; Im allgemeinen, die Logistik Arbeitnehmern und die Lagerarbeiter haben ähnliche prekäre Positionen

4. Produkte lagern meist nutzlos dort, wo nicht benötigt und sind nicht verfügbar dort, wo sie gebraucht werden

• Fabrikanten, Verteiler, Einzelhändler und Nutzer, sie alle lagern Produkte ein, oft in riesengroßen Mengen über ihre Netzwerke aus Lagerhäusern und Distributionszentren, dennoch das Serviceniveau und die Reaktionszeiten sind gegenüber den lokalen Nutzern eingeschränkt und unzuverlässig

5. Produktion und Lagerraum bleiben unausgelastet • Die meisten Unternehmen investieren in Produktions-, und Lagereinrichtungen,

welche meistens unausgelastet, oder schlecht genutzt sind. Sie befassen sich mit Produkten, die besser woanders behandelt würden, und folglich viel unnötigen Transport erzwingen

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

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6. Viele Produkte werden nie verkauft, nie verwendet • Ein signifikanter Teil der Verbrauchsgüter erreicht niemals rechtzeitig den Zielmarkt.

Diese Güter bleiben oft unverkauft und/oder ungenutzt, während sie woanders notwendig gewesen wären; in der frisch Lebensmittelindustrie, werden Produkte mit alarmierender Geschwindigkeit vernichtet: 12% beim Transit, 25% am Einzelhandel

7. Produkte erreichen nicht diejenigen, die sie am meisten brauchen • Das trifft besonders zu in weniger entwickelten Ländern und in den von Katastrophen

und Krisen betroffenen Zonen

8. Produkte wandern unnötigerweise kreuz und quer auf dem Globus • Produkte werden gewöhnlich Tausende von Kilometern transportiert, die man hätte

vermeiden können, wenn sie viel näher am Nutzungsort gefertigt oder zusammengesetzt würdenf

9. Schneller, zuverlässiger, multimodaler Transport ist ein Traum Obwohl es großartige Intermodalen Beispiele gibt, iim allgemeinen die

Synchronisation ist so schwach, die Schnittstellen so schlecht konzipiert, dass multimodale Reiserouten meist kostenineffizient und riskant sind.

10. Ein Alptraum: Produkttransport in und aus den Städten heraus Die meisten Städte sind nicht konzipiert und ausgestattet, um Gütertransport,

Behandlung und Lagerung zu erleichtern. Gerade das macht die Versorgung der Unternehmen und der Verbraucher in Städten zum Alptraum

Rusting new cars in disused airfield


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11. Netzwerke sind weder sicher noch robust • Es gibt eine extreme Konzentration von Operationen in einer beschränkten

Anzahl zentralisierter Produktions- und Distributionseinrichtungen. Das erzeugt Verkehr auf einem reduzierten System intensiv genutzter Routen

• Das macht die logistischen Netzwerke und Supply Chains vieler Unternehmen unsicher angesichts räuberischer und terroristischer Angriffe, und nicht robust gegenüber Naturkatastrophen und Nachfrage-Krisen

12. Intelligente Automation und Technologie sind schwer zu rechtfertigen

• Fahrzeuge, Bearbeitungssysteme und Arbeitseinrichtungen müssen sich mit einer großen Anzahl von Baustofftypen, Formen und Einheitsladungen befassen, und dabei mit jedem Akteur unabhängig und lokal dessen Belange verhandeln

• Das rechtfertigt kaum den Einsatz von „Verbindende Intelligente Technologien“ (z.B. RFID), die systemische Behandlung und Transportautomatisierung, sowie intelligente Steuerungs- und Kooperations-Software

13. Innovation wird stranguliert • Innovation wird erstickt, namentlich durch Mangel an generischen Standards

und Protokollen, Transparenz, Modularität und einer systemischen, offenen Infrastruktur.

• Das verhindert Schlüsselinnovationen, so dass der Blick auf marginale und Mini-Innovationen gerechtfertigt scheint


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Kartographierung der Ineffizienz und der Nicht-Nachhaltigkeit Symptome

versus der ökonomischen, ökologischen und gesellschaftlichen Aspekten

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1 Luft und Verpackung wird transportiert

2 Leerfahrten sind eher die Regel als die Ausnahme

3 Fernlastfahrer: moderne Cowboys

4 Produkte lagern meist nutzlos dort, wo nicht benötigt und sind nicht verfügbar dort, wo sie gebraucht werden

5 Produktion und Lagerraum bleiben unausgelastet

6 Viele Produkte werden nie verkauft, nie verwendet

7 Produkte erreichen nicht diejenigen, die sie am meisten brauchen

8 Produkte wandern unnötigerweise kreuz und quer auf dem Globus

9 Schneller, zuverlässiger, multimodaler Transport is ein Traum

10 Ein Alptraum: Produkttransport in und aus den Städten heraus

11 Supply Chain- und Logistiknetzwerke sind weder sicher noch robust

12 Intelligente Automation und Technologie sind schwer zu rechtfertigen

13 Innovation wird stranguliert

Ineffizienz und nicht-Nachhaltigkeit Symptome

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Design eines Systems, um physikalische Objekte weltweit

zu bewegen, lagern, realisieren, ausliefern und verwenden, mit der Art und Weise dass das

ökonomisch, ökologisch und sozial Effizient und Nachhaltig ist

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

Das Grand Challenge der globalen Nachhaltigkeitslogistik

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Das Gesamtziel in Richtung der globalen Logistische Effizienz und Nachhaltigkeit entlocken

Ökonomisches Ziel Die globalen ökonomischen Belastungen der Logistik durch eine Größenordnung nachhaltig verringern und gleichzeitig die Erhöhung der Geschäftsproduktivität erzeugen

Ökologisches Ziel Die Treibhausgasemissionen, der Energieverbrauch und die Umweltverschmutzung die von der Logistik induziert sind durch eine Größenordnung nachhaltig verringern

Gesellschaftliches Ziel Die Lebensqualität der Beschäftigten in der Logistik und zuggleich der Weltbevölkerung erheblich und dauerhaft verbessern, durch die Verbesserung der rechtzeitige Erreichbarkeit und Mobilität der physikalischen Objekte

Hinweis: Im folgenden ist die Logistik in ihrem weitesten Sinn. Sie schließt Transport, Handhabung, Lagerung, Lieferung und Realisierung (Herstellung, Montage, Endbearbeitung Personalisierung, Recycling) und die Verwendung ein

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Digitales Internet Die Information-Highway Metapher nutzen

Als die digitale Welt nach einem Konzept für ihre eigene Transformation suchte, bezog sie sich

auf eine physikalische Transport und Logistik inspirierte Metapher : Ausbau des Information-Highway

vor Jahrzehnten, die Gemeinschaft von Informations- und Kommunikationstechnologien steckte in einem riesigen ineffizient und

unhaltbare Gewirr infolge Millionen unverbundenen Computern

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Vorher: Millionen von unverbundenen Computer – ineffizient und unhaltbar Nachher: Millionen von verbundenen Servern und der Computern, um der

„Information-Highway“ zu bilden

Schlüsselenabler: Transmission formatierter Datenpakete, so dass sie heterogene Systeme durchlaufen können, indem sie das TCP/IP Protokoll einhalten

Resultat: das Internet, das Web, das Handy, die Apps,… Eine eröffnete und verbundene verteilte Netzwerk-Infrastruktur

Verarbeitende Industrie, Wirtschaft, Kultur und Gesellschaft für immer umwandeln

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

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

Obwohl es grundlegende Unterschiede

zwischen der Physikalischen- und der Informations-Welt gibt,

So hat die Physikalische Internetinitiative zum Ziel die Metapher des Internets auszuwerten,

um eine Vision für eine nachhaltige und fortschrittliche Schlüssellösung

zu globalen Problemen vorzuschlagen, die eng verknüpft sind mit der Art

wie wir weltweit physikalische Objekte bewegen, lagern, realisieren, versorgen und benutzen

Montreuil B. (2011) Towards a Physical Internet: Meeting the Global Logistics Sustainability Grand Challenge, Logistics Research, currently available as online publication, 2011-02-12, http://www.springerlink.com/content/g362448hw8586774/fulltext.pdf

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Aussetzung der Schlüsseleigenschaften der Vision vom Physikalischen Internet

Evolution in Richtung eines weltweiten Physikalischen Internet

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Das Physikalische Internet ist ein offenes globales Logistiksystem,

das auf die physikalische, digitale und operative Interkonnektivität durch Verkapselung, Schnittstelle

und Protokollen gegründet ist

Das PI ermöglicht einem effizienten, nachhaltigen, anwendbaren und belastbaren

Logistiks-Web

Das Physikalische Internet (PI, π)

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

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• Freier Markt für den Warentransport (Ebay-ähnlich)

• Behandelt nur Modulare Containern „Black Box“

• Offene und gemeinsame Transport- und Distributionsnetzwerke

• Beträchtliche Gemeinschaft von Nutzern

• Verbesserung der logistischen Leistungsfähigkeit durch die Lieferant Zertifikation und Bewertung durch Benutzer

Vereinfachte Vorstellung des Physikalischen Internet

Nahtlos Konsolidierung der modularen Containern in das Physikalischen Internet B. Montreuil & C. Thivierge, 2011

Angepasst von einem Beitrag von Professor Russ Meller von CELDi, U. von Arkansas

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Positionierung des Physikalischen Internet

World Wide Web (WWW) Digital Internet

Digitale Information Pakete

Offenes Logistiks-Web Physikalisches Internet Intelligente Physikalische Pakete

Physikalische Objekte durch WWW anschließen

Internet der Dinge Vernetzte Intelligente Objekte

Intelligentes Stromnetz

Energie Internet

Energie Pakete

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

http://www.physicalinternetinitiative.org/

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Universal Interkonnektivität Hochleistungs-Logistikzentren,

Beförderer und Systeme, so dass es eine nahtlos, einfach,

schnell und billig sein soll, um physikalische Objekten

durch Mode und Route zu verbinden, mit dem übergeordnete Ziel

in Richtung einer universellen Interkonnektivität

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Verkapselung Das Physikalische Internet

beschäftigt sich nicht direkt mit Physikalischen Gütern

Es erfordert ihre

standardisierte Verkapselung, wie Datenpakete

im Digitalen Internet

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Physikalische Verkapselung

Güter physikalisch in π-containern einkapseln,

die modular, umweltfreundlich, intelligent

und weltweit standardisiert sind

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• Die Ware innerhalb eines π-Containers ist als Inhalt des π-Containers modularisiert, und wird nicht explizit vom Physikalischen Internet bearbeitet

• Abgestuft vom Cargo Container bis hin zu winzigen Größen • Konzipiert, um auf einfache Weise durch verschiedenartige Transport-, Behandlungs-, und

Lagerungsmittel durchgeschleust zu werden • Umweltfreundliche Materialien mit minimalem sekundären ökologischen Fußabdruck • Intelligente Tags, möglicherweise mit Sensoren, um ihre korrekte Identifizierung, Routenführung und

Instandhaltung zu ermöglichen • verschiedene nutzungsangepasste strukturelle Größen • Falls notwendig, Konditionierungsfähigkeiten (z.B. Temperatur-Kontrolle) • Versiegelbar aus Sicherheitsgründen

Physikalische Verkapselung von Güter in π-Containern Modular, umweltfreundlich, intelligent u. weltweit standardisiert

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Physikalische Verkapselung von Güter in π-Containern Abmessungen und Armaturen Weltweit standardisiert

Konzeption, welche die dreidimensionale der Modularität von π-containers veranschaulicht E. Ballot, B. Montreuil

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

Potentiell Illustrative modulare

Abmessungen

Konz

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n Be

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201

2

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

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Konzeption, welche die Zusammensetzungsfunktionalität

von π-containers veranschaulicht

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

Physikalische Verkapselung von Güter in π-Containern Einfach zu verbinden in zusammengesetzte Containern, dann zu zerlegen

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Konsumgüterindustrie Unternehmen 494 Produkte 268 Regalpakete

258 Kistengrößen

Auf dem Pallette-Ebene, es gibt Nettoeinsparungen von 10%!

Auf dem Kisten-Ebene, es gibt eine Nettozunahme von 10% Anwendung von nur

modularen Maßen(<15)

Hier keine Änderung in Form der Produkte. Die Zahl der Produkte bei Kisten darf von + oder - 10% variieren. Der Versuch beschränkt sich auf die Kisten eher auf die π–Containern um sich auf die Modularität zu konzentrieren

Die räumliche Auswirkung der modularen Verkapselung

Meller, R. D., Lin, Y.-H., and Ellis, K. P., “The Impact of Standardized Metric Physical Internet Containers on the Shipping Volume of Manufacturers,” in Proceedings of the 14th IFAC Symposium on Information Control Problems in Manufacturing, Bucharest – Romania, (2012).

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• Die maximale volumetrische Dichte haben solange sie sich im Physikalischen Internet Containern befinden, bei Gebrauch extrahierbar entsprechend ihren Anwendungsdimensionen

• Die Funktionsdichte kann als das Verhältnis der genutzten Funktionalität zum Produkt aus Gewichts und Volumens ausgedrückt werden

• nur Key-Komponenten und Module intensiv durch das Physikalisches Internet geschickt werden müssen – in der Gebrauchsnähe zusammen mit am Ort

verfügbaren Objekten einfach zu komplettieren sind

Produktdesign unter Berücksichtigung optimaler Container-Raumnutzung

Produkte sind so konzipiert, um die Last die sie auf dem Physikalischen Internet erzeugen zu minimieren,

mittels Anpassung der Dimensionen an Standardcontainer Dimensionen, und mit maximaler volumetrischer und funktionaler Dichte

für ihre Verpackung in Containern

Source: guim.fr

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Digitale Verkapselung Die Fähigkeiten

der intelligenten π-Containern verbunden an das Digitalen Internet

und dem World Wide Web und ihrer gekapselten intelligenten Objekte,

so gut wie möglich auswerten, um die Performance

wie sie die Kunden wahrnehmen, sowie die Gesamtleistung des

Physikalischen Internet zu verbessern

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Das Physikalische Internet und das "Internet der Dinge"

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

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

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Schnittstellen optimiert für Universelle Interkonnektivität

Physikalische & Digitale Schnittstellen

die die Eigenschaften von π-Containern nutzen

und die weltweit standardisiert sind

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Referenz: Montreuil, B., R.D. Meller, E. Ballot (2010) Towards a physical internet: the impact on logistics facilities and material handling systems design and innovation, in Progress in Material Handling Research, Edited by K. Gue et al., Material Handling Industry of America, 23 p., 2010.

π-Lagern

π-Spediteure

Ein Flurförderzeug ohne Gabeln, die das Einrasten und die Verriegelung Funktionalitäten der π-container ausnutzt

Ein π-container der mit Rädern ausgerüstet ist, ist durch seine modularen Standardschnittstellen geschnappt

Ein in hohem Grade flexibles „plug-and-play“ π-Förderer, der die modularen Standard-Abmessungen und die Schnittstellen von π-Containern ausnutzt

In π-Lagern, Modular π-Containern können wie Containerhafen Terminal gestapelt werden

In π-Lagern, konventionelle Regalen

können verwendet werden, jedoch Innovationen in den

Lagertechnologien welche die Funktionseigenschaften

von modularen π-containern ausnutzen, können ausgenutzt werden

π-Förderern

Lagerungs- und Verarbeitungssysteme von π-Containern mit innovativen Technologien und Prozessen, die die Eigenschaften der π-Container nutzen,

um auf schnelle, preiswerte, sicher und zuverlässige Weise ihre Beladung, Lagerung, Komposition, Dekomposition,

Monitoring, Schutz und Entladung durch intelligente, nachhaltige und nahtlose

Automation und humanes Handling zu ermöglichen

Übergang von Lagerungs- und Behandlungssystemen von Material zu Lagerungs- und Behandlungssystemen von π-Containern

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Logistikzentren für das Physikalische Internet entwickelt

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

Transit Center erleichtert

die Lkw-Lkw Anhängerumladung

entlang Relaisnetzwerke

durch das Physikalische Internet

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Fahrbahn

Multimodale Logistikzentren sind für das Physikalische Internet entwickelt,

um nahtlos, schnelle, preiswerte, sicher zuverlässige, verteilte und multimodale

Transport und Einsetzung von π-containers

durch das Physikalisches Internet ermöglichen zu können

Ozean, See oder Fluss

Physikalisches Internet Straße-Schiene Hub References • Montreuil, B., R.D. Meller, E. Ballot (2010)

Towards a physical internet: the impact on logistics facilities and material handling systems design and innovation, in Progress in Material Handling Research 2010, Edited by K. Gue et al., Material Handling Industry of America, 23 p.

• Ballot É., B. Montreuil & C. Thivierge (2012) Functional Design of Physical Internet Facilities: A Road-Rail Hub, in Progress in Material Handling Research 2012, Edited by B. Montreuil et al., Material Handling Industry of America, 34 p.

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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.

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

Logistikzentren für das Physikalisches Internet entwickelt

Straßen-Hub von π-Containern LKW-LKW crossdocking entlang eines Relaisnetzwerkes durch das Physikalisches Internet

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Physikalische Internet Protokolle

Protokolle optimieren für die Universelle Interkonnektivität,

welche die mehrschichtigen Dienstleistungen

des Physikalischen Internets reguliert

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Logistikdienstleistungen Standardprotokolle

Öffnen Logistik- Verbindungsmodell

Standardisierte Multischichtige

Service-Architektur und -protokolle

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

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Einsatz und Leistungsfähigkeit der Zertifizierungen

Mehrstufige Zertifizierungen im Physikalischen Internet für Container, Bearbeitungssysteme, Fahrzeuge,

Informationssysteme Häfen, Distributionszentren, Straßen, Städte und Gebiete,

Protokolle und Prozesse, usw.

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Offenes Performance Monitoring einführen

aktuelles, offenes Monitoring der tatsächlich erreichten Leistungsfähigkeit aller zertifizierten π-Akteure und Entitäten

bezüglich der wichtigsten Erfolgskennziffern, der kritischen Parametern wie Geschwindigkeit, Dienstlevel, Zuverlässigkeit,

Schutz und Sicherheit

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

und um kontinuierliche Verbesserung zu stimulieren

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

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Ein Globales System

Das Physikalische Internet ist überall

an jeder möglicher Skala, nahtlos anwendbar

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Das Physikalische Internet: der gleiche Begriffsrahmen an irgendeiner Skala

Intra-Zentrum Inter-Prozessoren Netzwerk Intra-Anlage Inter-Zentren Netzwerk Intra-Standort Inter-Anlage Netzwerk

Intra-Stadt Inter-Standorten Netzwerk

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

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Vernetzte Zuverlässigkeit und Netzstabilität priorisieren

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

Das Gesamtnetz der Netze des globalen Physikalischen Internets sollte seine eigene Reliabilität und diejenige

seiner Container und seinen Speditionen rechtfertigen. Die Verflechtung der Netzwerke und die Multiplikation der

Knoten sollten die Robustheit und Resilienz des Physikalischen Internet gegenüber unvorhersehbaren Ereignissen sicherstellen

Wenn Z.B., ein Knoten oder ein Netzwerksegment ausfällt, sollte der Containerverkehr so leicht und automatisch wie möglich

umgeleitet werden können

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Akteure, Beförderern, Routen, Knoten und fließende Containern des Physikalischen Internet sollen aufeinander in Synergie wirken, um zu garantieren:

– die Integrität der in π-Containern Physikalischen eingekapselte Objekte

– die physikalische und informationelle Integrität von π-Container, π-Beförderern, π-Wege und π-Nodes

– die informationelle Integrität der π -Akteure (Menschen, Software Agenten)

– die Robustheit der Klient-fokussiert Performance für das Liefern und Speichern von π-Containern

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

Vernetzte Zuverlässigkeit und Netzstabilität priorisieren

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Ermöglichung eines Logistik Web

Der Zweck des Physikalisches Internet von einer Benutzerperspektive

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Logistiks-Web Satz von öffentlich verbundene

physikalische, digitale, menschliche, organisatorische und Sozial Akteuren und Netzwerke,

die darauf abzielen, der weltweite Logistikbedarf von Leuten, Organisationen, Gebieten und Gesellschaft

effizient und nachhaltig zu dienen

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

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

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

Mehrstufige Reise von Quebec nach Los Angeles

Aktuell P2P

Vorgeschlagen Verteilte

Zurückzulegende Distanz (Km): 5030 5030 Fahrer: 1 17 Lastkraftwagen: 1 17 Anhänger: 1 1 Einwegfahrzeit (Std): 48 51+ Rückkehr Fahrzeit (Std): 48+ 51+ Totalzeit an Transitpunkten(Std): 0 9 Einwegzeit des Anhängers von Quebec nach LA (Std) 120 60+ Rückkehrzeit des Anhängers von Quebec nach LA (Std) 120+ 60+ Totalreisezeit des Anhängers (Std): 240+ 120+ Durchschnitt Fahrzeit pro Fahrer (Std): 96+ 6 Durchschnitt Zeitreise pro Fahrer (Std): 240+ 6,5

Québec

Montréal Alexandria Bay, US border

Syracuse Buffalo

Cleveland Columbus

Indianapolis St-Louis

Springfield Tulsa

Oklahoma City Amarillo

Albuquerque Flagstaff

Needles Barstow

Los Angels

20

20-401 81

90

90

71

70

70

44

44

44

40

40

40

40

40

15-10

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

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Aktuelle Logistiksysteme veranschaulichen Ein kleiner Fall von Zweieinzelhändler Zweihersteller

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

Aktuelle konzeptuelle Netzwerke Aktuelle räumliche Ströme

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

Zurückgelegte Entfernung: -27% Kraftstoffverbrauch: -19%

Durchschnittliche Liefertermin: +2% Maximale Liefertermin: -36%

Aktuell Mobilitäts-Web

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

: Fabrik; : Einzelhandelsgeschäft; : Offenes Hub P# D#

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Aktueller Strom Physikalisches Internet Ströme Physikalisches Internet Trafik

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.

Präliminiere Ergebnisse unter Verwendung der vorhandenen Infrastrukturen, der Anlagen, der Nachfragemuster und der Kundendienstleistungen

Ökonomical: Von 4% bis 26% Gesamtkosteneinsparung Ökological: Ungefähr 3mal besser im Hinblick auf Treibhausgasemissionen,

durch die Kombination Straße-zu-Schiene modaler Übertragung und des Leistungsfähigeren Straßentransportes

Ausnutzung eines Physikalischen Internets ermöglichten Bimodal Mobilitäts-Web für die Konsumgüter-Industrie in Frankreich

Straße und -Schienenverkehr, die nahtlos an das PI Backbone-Netzwerk integriert sind Simulation basiert auf Produktverteilung Fluss zu zwei Spitzeneinzelhändlern in Frankreich,

aus ihren 100 Spitzenlieferanten

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Referenz: Montreuil and Sohrabi, From Private Supply Networks to Open Supply Webs, IERC 2010

Die meisten Unternehmen konzipieren, ausführen und optimieren

selbständig ihre privaten Distributionsnetzwerk.

Sie investieren in Distributionszentren (DZ) oder sie binden sich an langfristige Mietverträge

oder Verträge

Nur in den Vereinigten Staaten, es gibt 535 000 Distributionszentren Die Meisten von ihnen sind von einer einzigen Firma verwendet Die meisten Firmen verwenden weniger als 20 DZ Stellen Sie sich das Potenzial vor, wenn jeder Firma seine Produkte durch ein offenes Web einsetzen könnte, einschließlich in die 535 000 offenen DZ in den USA

Ein offenes und globales Distribution Web

aktivieren und nutzen

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Vorrat quer über dem Distributions-Web für effiziente, schnelle u. agile Kunden-Antwort dynamisch

einzusetzen

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

Fabrikant B

Einzelhändler 2

PB

D2a

DB

D2b

S2a S2f S2j

Fabrikant A PA1

DA

D1

S1a S1e Einzelhändler 1

PA2

S2e … … …

: Fabrik : Einzelhandelsgeschäft : Private Distributionszentrum : Offene Distributionszentrum P# S# O# Kundenauftrag

Physische Fluss

Aktuell private System Vorgeschlagene offenes System

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Zurückgelegte Entfernung: -23% Kraftstoffverbrauch: -29%

Durchschnittliche Liefertermin zu lagern: -79% Maximale Liefertermin zu lagern: -71%

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

Mobilitäts-Web + Distributions-Web Mobilitäts-Web

: Distributionszentrum D# : Offenes Distributionszentrum : Fabrik; : Einzelhandelsgeschäft; : Offenes Hub P# : Fabrik; : Einzelhandelsgeschäft; : Offenes Hub P#

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Die Auswirkung der Nutzung eines Logistiks-Webs, welche Mobilitäts-und Distributions-Webs integriert

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

+16%; +15%

-79%; -71%

-19%; -27%

-29%; -23%

-42%; -44%

Treibstoff ; Fahrt Mobilitäts-Web

Mobilitäts-Web + Distributions-Web

Private Logistiksnetwerke

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Physikalische Bewegungen und Lagerung minimieren durch digitale Übertragung des „Know-Hows“

und möglichst lokale Materialisierung der Produkte durch das offenes Realisierungs-Web

Das Physikalische Internet soll die wissensbasierte Dematerialisierung physikalischer Produkte und ihre

Rematerialisierung als physikalische Objekte am Gebrauchsort umfassend ausnützen

Mit zunehmender Reife des Physikalisches Internet soll es immer

mehr offene, verteilte und flexible Produktionszentren umfassen die für die Kunden eine Vielzahl von Produkten

realisieren (erstellen, assemblieren, endfertigen) können aus digital übertragenen Spezifikationen,

aus lokalen physikalischen Objekte und ggf. aus kritischen physikalischen Objekten von entfernten Quellen

Offene Globales Realisations-Web

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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

Kunde M+A

M

Fabrikant + Assembler Integration

Fabrikant OA

OA Offener Assembler aktuell ausgenutzt

Offener Assembler aktuell nicht ausgenutzt

OM

OM

Offen Fabrikant aktuell ausgenutzt

Offen Fabrikant aktuell nicht ausgenutzt

Aktuelle Realisierungsnetzwerk, das um ein integriertes

Herstellungs- u. Montagewerk zentriert ist

Alternative Realisierungsnetzwerk, das ein Realisierungs-Web

für das Outsourcing der Montage ausnutzt

Alternatives Realisierungsnetzwerk, das ein Realisierungs-Web

für das Outsourcing der Herstellung u. Montage ausnutzt

Aktuell Schnappschuss

Dynamische Externalisierung der Produktrealisierung in Richtung Zertifizierten Offenen Zentren innerhalb des Realisierungs-Webs

um eine effiziente und agile Durchführung nahe der Gebrauchspunkt zu ermöglichen

Aktuell Schnappschuss

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Distributions-Web Mobilitäts-Web

Realisations-Web

Tier-0

Stufe-2

So kann beispielsweise jeder Lieferant mit jedem Kunden einen garantierten

X-Zeitzugänglichkeitsvertrag unterzeichnen und er hat die Verantwortung

für Produktlieferung, -einsetzung und -realisierung zu halten

Kunde hat minimalen Vorrat Der Lieferant nutzt seiner Kunden

für eine gemeinsame Einsetzung Jeder Kunde hat Zugang zu einem globalen Pool von π-zugelassene Lieferanten und umgekehrt

Eines Supply Webs ausnutzen

Supply Web

Stufe-1

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Ein Supply Web mit Myriaden von π-zertifizierten Lieferanten, offene & Globale Zugang, standardisierte Verträge,

offene Monitoring und Lieferantenbewertungen

Multi-abgestuft, von Rohstoffen zu Endprodukten

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

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Von Einzelhandlern/Vermietungen Netzwerken,

die die isolierten Kunden versorgen

Zu den verbundenen Benutzern, die ein offenes Service-Netzwerk

ausnutzen. Die Benutzer kaufen Produkte in

geringerem Prozentsatz. Wenn es notwendig ist,

sie erwerben vielmehr den Zugang zu der Produktfunktionalität beim

Produkt Eigentümer oder Betreiber von Verleih-Zentren Von den anderen Logistiks-Web

Bestandteile unterstutz

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Innovation π-aktivieren

Innovation π-aktiviert

Innovation wird durch

das Physikalische Internet beeinflusst

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Montreuil, B., Meller, R.D., et al., “Designing Facilities for the Physical Internet,” Material Handling Industry of America, Charlotte, NC, 2010-2012.

Flex Conveyer von KIT/Gebhardt (Kai Furmans)

GridFlow von Auburn Universität (Kevin Gue)

Technologies π-aktivieren

Technologies π-aktiviert

Technologische Innovation

wird durch das Physikalisches Internet

beeinflusst

http://www.youtube.com/watch?feature=player_detailpage&v=jsIDhMPalnE

http://www.youtube.com/watch?feature=player_embedded&v=6BFxHGluoNI

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

Wie werden sich die Hersteller, Großhändler, Einzelhändler, Transporteure und Logistik-Versorger so weiterentwickeln,

um das Physikalische Internet optimal einzusetzen?

Innovative Geschäftsmodelle, für die Kommerzialisierung

der Angebote π-aktiviert bei verschiedenen Parteien, unter Berücksichtigung der Einkommen,

der Verträge, der Verantwortung und Versicherungen der Beteiligten

Geschäftsmodelle π-aktivieren

Geschäftsmodellinnovation ist durch das Physikalisches Internet beeinflusst

Geschäftsmodelle π-aktiviert

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Infrastrukturinnovation ist durch das Physikalische Internet beeinflusst

Die Homogenität des Physikalischen Internet bezüglich der π-Container mit ihren gekapselten

Objekten sollte eine bessere Nutzung der Modes Mitteln ermöglichen

und infolgedessen die Kapazitäten der Infrastrukturen durch zur Zeit unerreichbare Innovationen vergrößern

indem Standardisierungen, Rationalisierungen und Automatisierungen intensiv genutzt werden

Infrastrukturen π-aktivieren

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

FoodTubes und CargoCap: Beispiele von z.Z. erwogenen Infrastrukturinitiativen, deren Durchführungsentwicklungsfähigkeit durch Annäherung an das Physikalische Internet verbessert werden kann

Infrastrukturen π-aktiviert

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

http://www.cargocap.com/content/what-is-cargocap

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Realisierung der Vision

Übergang zu einem weltweiten Physikalischen Internet

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Physikalisches Internet: Globale, systemische und nachhaltige Vision

einer stimulierenden und prägenden Aktion weltweit

Individuelle Initiativen durch Unternehmen, Industrien und Regierungen

sind notwendig aber nicht ausreichend

Es besteht die Notwendigkeit einer makroskopischen, holistischen, systemischen Vision,

die einen einheitlichen, inspirierenden und stimulierenden Rahmen anbietet

Es gibt einen Bedarf für eine kombinierte Menge globaler und lokaler Initiativen

auf diese Vision hin. Diese kann aufbauen auf derzeitigen Aktivposten und Projekten,

um vom aktuell global Ineffizient und nicht nachhaltigen zum gewünschten global Effizient und nachhaltigen

Zustand zu kommen.

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Physikalisches Internet Implementierung Progressive Installation, Zusammenarbeit und Zertifizierung

Die weitreichende Entwicklung und der Einsatz des Physikalischen Internet

werden nicht über Nacht in einer Bick-Bang-Logik sondern eher in einer kontinuierlichen Logik

der Kohabitation und der progressiven Entwicklung erreicht, angetrieben von Akteuren,

die stufenweise die Physikalischen Internetnormen integrieren und immer wertvolleren Gebrauch und Nutzung davon machen

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Physikalisches Internet Implementierung Progressive Installation, Zusammenarbeit und Zertifizierung

eine sanfte Übergangsphase wird mit Umdenken und Anpassungen beginnen und dann eher transformative Phasen realisieren

Das Physikalische Internet könnte sich deshalb allmählich konstituieren durch mehrstufige Zertifizierung der: – Protokolle – Container – der Bearbeitungs- und Lagerungs-Technologien, Distributionszentren,

Produktionszentren, Bahnstationen, der Häfen, und multimodalen Hubs

– der Informationssysteme (z.B. für Reservierung, intelligente Etiketten, Portale)

– der städtischen Zonen und Regionen, der Ländergrenzen

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Zusammenfassung Das Physikalische Internet: Ein Instrument um die großartige Herausforderung der globalen

Logistik-Effizienz und -nachhaltigkeit zu bewältigen

Die Internet-Metapher ausnutzen, um ein Durchbruchlogistiksystems zu fördern

Eine Verpflichtung zu offenen Universellen Verbindung von Logistikdienstleistungen und Ressourcen

Eine integrierte, holistische Anstrengung (Angriff), um eine effizientere und nachhaltige Art und Weise,

wie wir die physikalischen Objekte weltweit bewegen, lagern, realisieren, ausliefern und verwenden

A hochskalierbaren Coopetition Ansatz

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2/3

Das Physikalische Internet baut auf den Netzwerke-Effekt an. Es bekommt immer mehr effektive,

wie es mehreren Benutzern versammelt

Es muss eine kritische Masse versammeln, erst vorhandener Infrastrukturen und Mitteln nutzen,

dann allmählich die Innovation fördern

Wenngleich, es sei letzlich global, muss es zuerst in den fruchtbaren Gebieten wachsen,

um durch Schlüsselführer von der Industrie, Regierung und Academia kooperativ gestützt zu werden.

Zusammenfassung Das Physikalische Internet : keine Utopia, kein Big-Bang

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Mit diesem Manifest und dem Forschungsvorhaben, wurde einen ersten Schritt in Richtung Erfüllung

der großartigen Herausforderung der globalen Logistik-Effizienz und -nachhaltigkeit verwirklicht worden

Weit mehr sind erforderlich, um diese Vision auszugestalten - und noch wichtiger -

um ihr mit realen Initiativen und Projekten Substanz zu verleihen. Damit entwickeln wir in positiver Art und Weise

unsere gemeinsame Zukunft Das erfordert einen hohen Grad von Zusammenarbeit

zwischen Hochschulen, Industrie und Regierungen über Kontinente, Länder und lokale Institutionen hinweg.

Ihre Hilfe ist willkommen

Zusammenfassung Die Internationale Initiative des Physikalischen Internet :

Eine offene Innovation

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Fragen und Kommentare sind willkommen

und vor allem Pisten für Kooperationsprojekten

[email protected]

[email protected]

www.physicalinternetinitiative.org

Twitter: @physicinternet

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Wir danken Herrn Eckhard Dietz für die Überarbeitung der deutschen Texte

dieser Präsentation.

Danksagung

Manifest fur ein physikalisches internet ger version 1.11.1 2012-11-20

Documents

Transcript of Manifest fur ein physikalisches internet ger version 1.11.1 2012-11-20