physical internet manifesto version 1.11 2012 11-07 bm

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Québec, 2012-11-07, 1/75 Physical Internet Manifesto, version 1.11 Professor Benoit Montreuil, CIRRELT, Université Laval Physical Internet Manifesto Transforming the way physical objects are moved, stored, realized, supplied and used, aiming towards greater efficiency and sustainability Professor Benoit Montreuil Canada Research Chair in Enterprise Engineering CIRRELT Interuniversity Research Center on Enterprise Networks, Logis<cs and Transporta<on Laval University, Québec, Canada Version 1.11: 20121107

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Physical  Internet  Manifesto,  version  1.11  Professor  Benoit  Montreuil,  CIRRELT,  Université  Laval  

Physical  Internet  Manifesto      

Transforming  the  way  physical  objects  are  moved,  stored,  realized,  supplied  and  used,  

aiming  towards  greater  efficiency  and  sustainability  

Professor  Benoit  Montreuil    

Canada  Research  Chair  in  Enterprise  Engineering  CIRRELT  Interuniversity  Research  Center  

on  Enterprise  Networks,  Logis<cs  and  Transporta<on  Laval  University,  Québec,  Canada  

 Version  1.11:  2012-­‐11-­‐07  

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Physical  Internet  Manifesto,  version  1.11  Professor  Benoit  Montreuil,  CIRRELT,  Université  Laval  

Acknowledgements  The  Physical  Internet  Manifesto  has  greatly  benefited  from  

the  contribuQons  of  esteemed  colleagues  and  doctoral  students  America  ü CIRRELT  Research  Center:  

•  Teodor  Crainic  -­‐    UQAM  •  Michel  Gendreau  -­‐  Université  de  Montréal  •  Driss  Hakimi,  Mustapha  Lounès,  Jacques  Renaud,  Jacques  Renaud  -­‐  Université  Laval  

ü CICMHE,  College-­‐Industry  Council  for  Material  Handling  EducaQon:  •  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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Physical  Internet  Manifesto,  version  1.11  Professor  Benoit  Montreuil,  CIRRELT,  Université  Laval  

Manifesto  Outline  

? Global  LogisQcs  Sustainability  Grand  Challenge  ? Envisioning  the  Physical  Internet  ? Enabling  a  LogisQcs  Web  

? Toward  Realizing  the  Vision  

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Physical  Internet  Manifesto,  version  1.11  Professor  Benoit  Montreuil,  CIRRELT,  Université  Laval  

Sample  of  companies  contribuQng  to  the  Physical  Internet  IniQaQve  

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Physical  Internet  Manifesto,  version  1.11  Professor  Benoit  Montreuil,  CIRRELT,  Université  Laval  

Logistics is the backbone sustaining our lifestyle At face value, logistics seems to be doing great!

Original  slide  concept  by  Professor  Russ  Meller,  CELDi,  U.  of  Arkansas  

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Physical  Internet  Manifesto,  version  1.11  Professor  Benoit  Montreuil,  CIRRELT,  Université  Laval  

Logistics is the backbone sustaining eBusiness At face value, logistics seems to be doing great!

Original  slide  concept  by  Professor  Russ  Meller,  CELDi,  U.  of  Arkansas  

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Physical  Internet  Manifesto,  version  1.11  Professor  Benoit  Montreuil,  CIRRELT,  Université  Laval  

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Container Logistics is the backbone

sustaining the

globalization of world trade

At face value, logistics

seems to be doing great!

Original  slide  concept  by  Professor  Russ  Meller,  CELDi,  U.  of  Arkansas  

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Physical  Internet  Manifesto,  version  1.11  Professor  Benoit  Montreuil,  CIRRELT,  Université  Laval  

Logistics inefficiency and unsustainability claim

The  way  physical  objects  are  moved,  stored,  realized,  supplied  and  used  

throughout  the  world  is  economically,  environmentally  and  socially  

inefficient  and  unsustainable  

Yet we have to face a harsh fact

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ECONOMIC  LogisQcs:  5-­‐15%  burden  on  GDP  of  most  countries  

worldwide  logisQcs  costs  grow  faster  than  world  trade  

ENVIRONMENT    One  of  the  heaviest  greenhouse  gas  generators,  

energy  consumers,  polluters  and  materials  wasters  Growing  negaQve  contribuQon  

while  naQons’  goals  aims  for  heavy  reducQons  SOCIAL  

Lack  of  fast,  reliable  and  affordable  accessibility  and  mobility  of  physical  objects  for  the  vast  majority  of  the  world’s  populaQon  Too  oden  precarious  logisQc  work  condiQons  

LogisQcs  inefficiency  and  unsustainability  Why do we need to change ?

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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Inefficiency  and  unsustainability  symptoms   Leading Us Toward Hitting the Wall Real Hard

1.   We  are  shipping  air  and  packaging  2.   Empty  travel  is  the  norm  rather  than  the  excepQon  3.   Truckers  have  become  the  modern  cowboys  4.   Products  mostly  sit  idle,  stored  where  unneeded,  yet  so  oden  unavailable  fast  where  

needed  5.   ProducQon  and  storage  faciliQes  are  poorly  used  6.   So  many  products  are  never  sold,  never  used  7.   Products  do  not  reach  those  who  need  them  the  most  8.   Products  unnecessarily  move,  crisscrossing  the  world  9.   Fast  &  reliable  mulQmodal  transport  is  a  dream    10.   Gekng  products  in  and  out  of  ciQes  is  a  nightmare  11.   LogisQcs  networks  &  supply  chains  are  neither  secure  nor  robust  12.   Smart  automaQon  &  technology  are  hard  to  jusQfy  13.   InnovaQon  is  strangled  

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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Logistics inefficiency & unsustainability symptoms Leading  Us  Toward  Hibng  the  Wall  Real  Hard  

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1.   We  are  shipping  air  and  packaging  •  Trucks  and  containers  are  oden  half  empty  at  departure,  with  a  large  chunk  of  the  non-­‐empQness  being  filled  by  packaging:  56,8%  full  when  not  empty;  42,6%  average  uQlizaQon  

2.   Empty  travel  is  the  norm  rather  than  the  excepQon  •  Vehicles  &  containers  oden  return  empty,  or  travel  extra  routes  to  find  return  shipments  (25%  of  travel),  and  loaded  vehicles  get  empQer  and  empQer  as  their  route  unfolds  from  delivery  point  to  delivery  point  

3.   Truckers  have  become  the  modern  cowboys  •  So  many  are  always  on  the  road,  so  oden  away  from  home  for  long  duraQons  (very  high  turnover  rate);  Precarious  family  &  social  life,  and  personal  health;  in  general,  logisQc  operators  and  material  handling  personnel  have  similar  precarious  posiQons  

4.   Products  mostly  sit  idle,  stored  where  unneeded    yet  so  oden  unavailable  fast  where  needed  

•  Manufacturers,  distributors,  retailers  and  users  are  all  storing  products  oden  in  vast  quanQQes  through  their  networks  of  warehouses  and  distribuQon  centers,  yet  service  levels  and  response  Qmes  to  local  users  are  constraining  and  unreliable  

5.   Poorly  /  badly  used  producQon  and  storage  faciliQes  •  Most  businesses  invest  in  storage  and/or  producQon  faciliQes  that  are  lowly  used  most  of  the  Qmes,  or  yet  badly  used,  dealing  with  products  which  would  beper  be  dealt  elsewhere,  forcing  unnecessary  travel  

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6.   So  many  products  are  never  sold,  never  used  •  A  significant  porQon  of  consumer  products  that  are  made  never  reach  the  right  market  on  Qme,  ending  up  unsold  and  unused  while  there  would  have  been  required  elsewhere;  in  the  fresh  food  industry,  products  are  wasted  at  an  alarming  rate:  12%  in  transit,  25%  at  retail  

7.   Products  do  not  reach  those  who  need  them  the  most  •  This  is  specially  true  in  less  developed  countries  and  disaster-­‐crisis  zones    

8.   Products  unnecessarily  move,  crisscrossing  the  world  •  Products  commonly  travel  thousands  of  miles-­‐kilometers  which  could  have  been  avoided  by  making  or  assembling  it  much  nearer  to  point  of  use  

9.   Fast  &  reliable  mulQmodal  transport  is  sQll  a  dream  �  Even  though  there  are  great  examples,  in  general  synchronizaQon  is  so  poor,  interfaces  so  badly  designed,  that  mulQmodal  routes  are  most  oden  Qme-­‐and-­‐cost  inefficient  and  risky  

10.  Gekng  products  in,  through  and  out  of  ciQes  is  a  nightmare  �  Most  ciQes  are  not  designed  and  equipped  for  easing  freight  transportaQon,  handling  &  storage,  making  the  feeding  of  businesses  and  ciQzens  in  ciQes  a  nightmare  

 

 

RusQng  new  cars  in  disused  airfield  

Logistics inefficiency & unsustainability symptoms Leading  Us  Toward  Hibng  the  Wall  Real  Hard  

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11.  LogisQcs  networks  &  supply  chains  are  neither  secure  nor  robust  

•  There  is  extreme  concentraQon  of  operaQons  in  a  limited  number  of  centralized  producQon  and  distribuQon  faciliQes,  with  travel  along  a  narrow  set  of  high-­‐traffic  route  

•  This  makes  the  logisQc  networks  and  supply  chains  of  so  many  businesses,  unsecure  in  face  of  robbery  and  terrorism  acts,  and  not  robust  in  face  of  natural  disasters  and  demand  crises  

12.  Smart  automaQon  &  technology  are  hard  to  jusQfy  •  Vehicles,  handling  systems  and  operaQonal  faciliQes  have  to  deal  with  so  many  types  of  materials,  shapes  and  unit  loads,  with  each  player  independently  and  locally  deciding  on  his  piece  of  the  pie  

•  Hard  to  jusQfy  smart  connecQve  (e.g.  RFID)  technologies,  systemic  handling  and  transport  automaQon,  as  well  as  smart  collaboraQve  piloQng  sodware    

13.   InnovaQon  is  strangled  •  InnovaQon  is  boplenecked  by  lack  of  generic  standards  &  protocols,  transparency,  modularity  and  systemic  open  infrastructure.  

•  This  makes  breakthrough  innovaQon  so  tough,  jusQfying  a  focus  on  marginal  epsilon  innovaQon  

Logistics inefficiency & unsustainability symptoms Leading  Us  Toward  Hibng  the  Wall  Real  Hard  

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Mapping  inefficiency  &  unsustainability  symptoms    to  economical,  environmental  and  societal  facets  

Econom

ical

Environm

ental

Societal

1 We  are  shipping  air  and  packaging

2 Empty  travel  is  the  norm  rather  than  the  exception

3 Truckers  have  become  the  modern  cowboys

4 Products  mostly  sit  idle,  stored  where  unneeded,  yet  so  often  unavailable  fast  where  needed

5 Production  and  storage  facilities  are  poorly  used

6 So  many  products  are  never  sold,  never  used

7 Products  do  not  reach  those  who  need  them  the  most

8 Products  unnecessarily  move,  crisscrossing  the  world

9 Fast  &  reliable  multimodal  transport  is  a  dream

10 Getting  products  in  and  out  of  cities  is  a  nightmare

11 Logistics  networks  &  supply  chains  are  neither  secure  nor  robust

12 Smart  automation  &  technology  are  hard  to  justify

13 Innovation  is  strangled

Inefficiency  and  unsustainability  symptoms  

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Physical  Internet  Manifesto,  version  1.11  Professor  Benoit  Montreuil,  CIRRELT,  Université  Laval  

Design a system to move, store, realize, supply and use physical objects throughout the world

in a manner that is economically, environmentally and socially

efficient and sustainable

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.  

The  Global  LogisQcs  Sustainability  Grand  Challenge  

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Physical  Internet  Manifesto,  version  1.11  Professor  Benoit  Montreuil,  CIRRELT,  Université  Laval  

Elici<ng  the  Overall  Goal  Toward  Global  Logis<cs  Efficiency  and  Sustainability  

Societal goal Sustainably and significantly increase the quality of life of the logistics workers and the world’s population by improving the timely accessibility and mobility of physical objects

Environmental goal Sustainably reduce by an order of magnitude the logistics-induced global greenhouse gas emission, energy consumption, pollution & materials waste

Economic goal Sustainably reduce by an order of magnitude the global economic burden of logistics while unlocking huge gains in business productivity

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Physical  Internet  Manifesto,  version  1.11  Professor  Benoit  Montreuil,  CIRRELT,  Université  Laval  

The  Digital  Internet  ExploiQng  the  InformaQon  Highway  Metaphor  

When  looking  for  a  way  to  conceptualize  how  it  should  transform  itself,  

it  relied  on  a  physical  transport  and  logisQcs  metaphor:  Building  the  informaQon  highway  

Decades  ago  the  informaQon  &  communicaQons  technology  community  was  stuck  in  a  huge  inefficient  and  unsustainable  tangle  

due  to  millions  of  unconnected  computers  

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Physical  Internet  Manifesto,  version  1.11  Professor  Benoit  Montreuil,  CIRRELT,  Université  Laval  

Before:    millions  of  unconnected  computers  –  inefficient  and  unsustainable  Ader:    millions  of  interconnected  servers  and  computers  to  form    

the  “InformaQon  Superhighway”  

Key  Enabler:    transmission  of  formaped  data  packets  through  heterogeneous  equipment  respecQng  the  TCP/IP  protocol  

Result:    The  Internet,  the  Web,  the  Mobile,  the  Apps,…  An  open  and  interconnected  distributed  network  infrastructure  

Forever  transforming  industry,  economy,  culture  and  society  at  large  

MeeQng  the  IT  Grand  Challenge  Building  Upon  the  InformaQon  Superhighway  Metaphor  

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Physical  Internet  Manifesto,  version  1.11  Professor  Benoit  Montreuil,  CIRRELT,  Université  Laval  

The  Physical  Internet  IniQaQve  Using  the  Digital  Internet  as  a  Metaphor  for  the  Physical  World  

Even  though  there  are  fundamental  differences  between  the  physical  world  and  the  informaQon  world,  

the  Physical  Internet  iniQaQve    aims  to  exploit  the  Internet  metaphor  

so  as  to  propose  a  vision  for  a  sustainable  and  progressively  deployable  

breakthrough  soluQon  to  global  problems  associated  with  the  way  

we  move,  handle,  store,  realize,  supply  and  use  physical  objects  all  around  the  world  

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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Physical  Internet  Manifesto,  version  1.11  Professor  Benoit  Montreuil,  CIRRELT,  Université  Laval  

Exposing  Key  Features  of  the  Physical  Internet  Vision  

Evolving  towards  a  worldwide  Physical  Internet    

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Physical  Internet  Manifesto,  version  1.11  Professor  Benoit  Montreuil,  CIRRELT,  Université  Laval  

The  Physical  Internet  is  an  open  global  logisQcs  system  founded  on  physical,  digital  

and  operaQonal  interconnecQvity  

through  encapsulaQon,  interfaces  and  protocols      

 The  PI  enables  

an  efficient,  sustainable,  adaptable  and  resilient  

 LogisQcs  Web  

The  Physical  Internet  (PI,  π)  

Universal*interconnec.vity*Physical* Digital*Opera.onal*

Encapsula.on* Interfaces* Protocols*

Open* Global* System*

Founda.ons*of*the*Physical*Internet*Economical* Environmental* Societal*

Efficiency* Sustainability*

Mobility*Web*

Distribu.on*Web*

Realiza.on*Web*

Supply*Web*

Service*Web*

Move* Store* Realize* Supply* Use*Physical*Objects*

Logis.cs*Web*

Innova.on*Business*Technology* Infrastructure*

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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Physical  Internet  Manifesto,  version  1.11  Professor  Benoit  Montreuil,  CIRRELT,  Université  Laval  

•  Open  market  for  goods  transportaQon  (eBay-­‐style)    

•  Handles  only  “black  box”  modular  containers    

•  Open  and  shared  transportaQon  and  distribuQon  networks    

•  Vast  community  of  users    •  Supplier  cerQficaQon  and  

raQngs-­‐by-­‐users  to  drive  logisQcs  performance  

Simplified  Mental  Image  of  the  Physical  Internet  

Seamless  modular  container  consolida<on  in  the  Physical  Internet  B.  Montreuil  &  C.  Thivierge,  2011  

Adapted  from  a  contribu<on  of  Professor  Russ  Meller  from  CELDi,  U.  of  Arkansas  

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Physical  Internet  Manifesto,  version  1.11  Professor  Benoit  Montreuil,  CIRRELT,  Université  Laval  

Positioning the Physical Internet

Original  schema<cs  from  Benoit  Montreuil,  2010,  Physical  Internet  Manifesto,  www.physicalinterne<ni<a<ve.org  

World  Wide  Web  (WWW)  Digital  Internet  

Digital  InformaQon  Packets  

Open  LogisQcs  Web  Physical  Internet  Smart  Physical  Packets  

ConnecQng  Physical  Objects  through  WWW  

Internet  of  Things  Smart  Networked  Objects  

 Smart  Grid  Energy  Internet  

 Energy  Packets  

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Physical  Internet  Manifesto,  version  1.11  Professor  Benoit  Montreuil,  CIRRELT,  Université  Laval  

Universal*interconnec.vity*Physical* Digital*Opera.onal*

Encapsula.on* Interfaces* Protocols*

Open* Global* System*

Founda.ons*of*the*Physical*Internet*Economical* Environmental* Societal*

Efficiency* Sustainability*

Mobility*Web*

Distribu.on*Web*

Realiza.on*Web*

Supply*Web*

Service*Web*

Move* Store* Realize* Supply* Use*Physical*Objects*

Logis.cs*Web*

Innova.on*Business*Technology* Infrastructure*

Universal  InterconnecQvity  

High-­‐performance  logisQc  centers,  movers  and  systems,    making  it  seamless,  easy,  fast,  

reliable  and  cheap  to  interconnect  physical  objects  through  modes  and  routes,  

with  an  overarching  aim  toward  universal  interconnecQvity  

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Physical  Internet  Manifesto,  version  1.11  Professor  Benoit  Montreuil,  CIRRELT,  Université  Laval  

Universal*interconnec.vity*Physical* Digital*Opera.onal*

Encapsula.on* Interfaces* Protocols*

Open* Global* System*

Founda.ons*of*the*Physical*Internet*Economical* Environmental* Societal*

Efficiency* Sustainability*

Mobility*Web*

Distribu.on*Web*

Realiza.on*Web*

Supply*Web*

Service*Web*

Move* Store* Realize* Supply* Use*Physical*Objects*

Logis.cs*Web*

Innova.on*Business*Technology* Infrastructure*

EncapsulaQon  The  Physical  Internet  does  not  deal  directly  with  physical  goods  

 It  requires  their  

standardized  encapsulaQon,  such  as  data  packets  in  the  Physical  Internet  

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Physical  Internet  Manifesto,  version  1.11  Professor  Benoit  Montreuil,  CIRRELT,  Université  Laval  

Universal*interconnec.vity*Physical* Digital*Opera.onal*

Encapsula.on* Interfaces* Protocols*

Open* Global* System*

Founda.ons*of*the*Physical*Internet*Economical* Environmental* Societal*

Efficiency* Sustainability*

Mobility*Web*

Distribu.on*Web*

Realiza.on*Web*

Supply*Web*

Service*Web*

Move* Store* Realize* Supply* Use*Physical*Objects*

Logis.cs*Web*

Innova.on*Business*Technology* Infrastructure*

Physical  encapsulaQon  

Physically  encapsulate  goods  in  π-­‐containers  that  are  modular,  ecofriendly,  smart  

and  standardized  worldwide  

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Physical  Internet  Manifesto,  version  1.11  Professor  Benoit  Montreuil,  CIRRELT,  Université  Laval  

Physically encapsulation of goods in π-containers Modular,  ecofriendly,  smart  &  standardized  worldwide

Decomposi)on+

Composi)on+

•  Merchandise  is  uniQzed  as  content  of  a  π-­‐container  and  is  not  dealt  with  explicitly  by  PI  •  Modular  dimensions  from  cargo  container  sizes  down  to  Qny  sizes  •  Conceived  to  be  easily  flowed  through  various  transport,  handling  &  storage  modes  &  means  •  Easy  to  handle,  store,  transport,  snap,  interlock,  load,  unload,  construct  and  dismantle,  compose  and  decompose  

•  Light,  made  of  environment  friendly  materials,    with  minimal  off-­‐service  footprint  •  Smart  tag  enabled,  with  sensors  if  necessary:  proper  idenQficaQon,  rouQng  and  maintaining  •  Various  usage-­‐adapted  structural  grades  •  CondiQoning  capabiliQes  as  necessary  (e.g.  temperature)  •  Sealable  for  security  purposes  

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Physical  Internet  Manifesto,  version  1.11  Professor  Benoit  Montreuil,  CIRRELT,  Université  Laval  

Physically encapsulation of goods in π-containers World  standard  modular  dimensions  and  fixtures

É.  Ballot,  B.  Montreuil,  R.D.  Meller  

Concep

tual  design  by  Ben

oit  M

ontreu

il  and  Marie-­‐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  

IllustraQve  potenQal  modular  

dimensions  

Conceptual  design  illustraQng    the  dimensional  modularity  of  π-­‐containers  

The  illustrated  π-­‐container  design  has  a  strictly  conceptual  and  func<onal:  it  has  no  prescrip<ve  technical  design  and  engineering  intent  

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Physical  Internet  Manifesto,  version  1.11  Professor  Benoit  Montreuil,  CIRRELT,  Université  Laval  

Physically encapsulation of goods in π-containers Easy  to  compose  into  composite  containers,  then  to  decompose

Concep

tual  design  by  Ben

oit  M

ontreu

il  and  Marie-­‐Ann

e  Cô

té  

CIRR

ELT,  Université

 Laval,  Q

uébe

c,  Canada,  2012  

Conceptual  design  illustraQng  the  composiQon  funcQonality  

of  π-­‐containers  

The  illustrated  π-­‐container  design  has  a  strictly  conceptual  and  func<onal:  it  has  no  prescrip<ve  technical  design  and  engineering  intent  

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Physical  Internet  Manifesto,  version  1.11  Professor  Benoit  Montreuil,  CIRRELT,  Université  Laval  

Consumer  Product  Goods  Company  494  products    268  shelf  packages  

258  case  sizes  

At  the  pallet  level,  there  there  is  a  net  savings  of  10%!  

At  the  case  level,  there  is  a  net  increase  of  10%  Using  only  of  modular  

dimensions  (<15)  

Here,  no  change  in  the  shape  of  products.    The  number  of  products  by  case  is  allowed  to  vary  by  +  or  -­‐  10%.  Experiment  limited  to  cases  rather    than  π-­‐containers  to  focus  on  modularity  

The  spaQal  impact  of  modular  encapsulaQon  

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).    

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Physical  Internet  Manifesto,  version  1.11  Professor  Benoit  Montreuil,  CIRRELT,  Université  Laval  

•  Maximal  volumetric  and  funcQonal  density  while  being  in  Physical  Internet  containers,  extendable  to  their  usage  dimensions  when  necessary  

–  FuncQonal  density  of  an  object  can  be  expressed  as  the  raQo  of  its  useful  funcQonality  over  the  product  of  its  weight  and  volume  

•  Only  key  components  and  modules  have  to  travel  extensively  –  Easy  to  be  completed  near  point  of  use  

using  locally  available  objects  

Design products fitting containers with minimal space waste

Products designed and engineered to minimize the load and burden they generate on the Physical Internet,

with their dimensions adapted to standard container dimensions, with maximal volumetric and functional density while containerized  

 

Source:  guim.fr  

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Physical  Internet  Manifesto,  version  1.11  Professor  Benoit  Montreuil,  CIRRELT,  Université  Laval  

Universal*interconnec.vity*Physical* Digital*Opera.onal*

Encapsula.on* Interfaces* Protocols*

Open* Global* System*

Founda.ons*of*the*Physical*Internet*Economical* Environmental* Societal*

Efficiency* Sustainability*

Mobility*Web*

Distribu.on*Web*

Realiza.on*Web*

Supply*Web*

Service*Web*

Move* Store* Realize* Supply* Use*Physical*Objects*

Logis.cs*Web*

Innova.on*Business*Technology* Infrastructure*

Digital  encapsulaQon  ExploiQng  as  best  as  possible  

the  capabiliQes  of  smart  π-­‐containers  connected  to  the  Digital  Internet  

and  the  World  Wide  Web,  and  of  their  embedded  smart  objects,  

for  improving  the  performance  as  perceived  by  the  clients  and  the  overall  performance  

of  the  Physical  Internet      

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Physical  Internet  Manifesto,  version  1.11  Professor  Benoit  Montreuil,  CIRRELT,  Université  Laval  

Physical Internet and the Internet of Things

Image: http://www.globetracker.biz/GlobeTracker/News.asp

F  The  Internet  of  Things  is  about  enabling  ubiquitous  connecQon  with  physical  objects  equipped  with  smart  connecQve  technology  (RFID,  GPS,  sensors,  Internet,  etc.),  making  the  objects  ever  smarter  and  enabling  distributed  self-­‐control  of  objects  through  networks    

F  The  Physical  Internet  is  to  exploit  as  best  as  possible  the  Internet  of  Things  to  enable  the  ubiquitous  connecQvity  of  its  π-­‐containers  and  π-­‐systems  

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Physical  Internet  Manifesto,  version  1.11  Professor  Benoit  Montreuil,  CIRRELT,  Université  Laval  

Interfaces  opQmized  for  universal  interconnecQvity  

Physical  &  digital  interfaces  exploiQng  the  characterisQcs  

of  π-­‐containers  and  standardized  worldwide  

Universal*interconnec.vity*Physical* Digital*Opera.onal*

Encapsula.on* Interfaces* Protocols*

Open* Global* System*

Founda.ons*of*the*Physical*Internet*Economical* Environmental* Societal*

Efficiency* Sustainability*

Mobility*Web*

Distribu.on*Web*

Realiza.on*Web*

Supply*Web*

Service*Web*

Move* Store* Realize* Supply* Use*Physical*Objects*

Logis.cs*Web*

Innova.on*Business*Technology* Infrastructure*

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Physical  Internet  Manifesto,  version  1.11  Professor  Benoit  Montreuil,  CIRRELT,  Université  Laval  

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.

π-­‐containers  moving  and  storage  means  and  systems,  with  innovaQve  technologies  and  processes  exploiQng  the  characterisQcs  of  π-­‐containers  to  enable  their  fast,  cheap,  easy  and  reliable  input,  storage,  composing,  decomposing,  

monitoring,  protecQon  and  output  through  smart,  sustainable  and  seamless  

automaQon  and  human  handling    

π-­‐stores  

π-­‐movers  A  fork-­‐less  lis  exploi<ng  the  snapping  and  interlocking  func<onali<es  of  the  π-­‐container    

A  π-­‐container  equipped  with  wheels  snapped  through  its  standard  modular  interfaces    

A  highly  flexible  plug-­‐and-­‐play  π-­‐conveyor  exploi<ng  the  standard  modular  dimensions  and  interfaces  of  the  π-­‐containers    

In  π-­‐stores,  modular  π-­‐containers  can  be  stacked  as  in  container  port  terminals  

In  π-­‐stores,  contemporary  racking  can  be  used,  however  innovaQons  

in  storage  technologies  exploiQng  the  funcQonal  

characterisQcs  of  modular  π-­‐containers  

are  bound  to  be  exploited  

π-­‐conveyors  

Evolve  from  material  to  π-­‐container  transport,  handling  &  storage  means  and  systems  

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Physical  Internet  Manifesto,  version  1.11  Professor  Benoit  Montreuil,  CIRRELT,  Université  Laval  

LogisQcs  centers  designed  for  the  Physical  Internet  

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). "

Transit Center facilitating the truck-to-truck transshipment

of trailers along relays networks

through the Physical Internet#

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Physical  Internet  Manifesto,  version  1.11  Professor  Benoit  Montreuil,  CIRRELT,  Université  Laval  

Water&

Road&

Roadway

MulQmodal  logisQcs  centers  designed  for  the  Physical  Internet,  enabling  seamless,  fast,  cheap,  safe,  reliable,  &  distributed,  mulQmodal  

transport  and  deployment    of  π-­‐containers  

across  the  Physical  Internet  

Ocean, sea or river

Physical  Internet  Road-­‐Rail  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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Physical  Internet  Manifesto,  version  1.11  Professor  Benoit  Montreuil,  CIRRELT,  Université  Laval  

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. "

Enabling  seamless,  fast,  cheap,  safe,  reliable,  &  distributed,  mul<modal  transport  and  deployment  of  π-­‐containers  across  the  Physical  Internet  

LogisQcs  centers  designed  for  the  Physical  Internet  

Road  Hub  of  π-­‐containers  truck-­‐to-­‐truck  crossdocking    along  a  network  of  relays  through  the  Physical  Internet  

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Physical  Internet  Manifesto,  version  1.11  Professor  Benoit  Montreuil,  CIRRELT,  Université  Laval  

Universal*interconnec.vity*Physical* Digital*Opera.onal*

Encapsula.on* Interfaces* Protocols*

Open* Global* System*

Founda.ons*of*the*Physical*Internet*Economical* Environmental* Societal*

Efficiency* Sustainability*

Mobility*Web*

Distribu.on*Web*

Realiza.on*Web*

Supply*Web*

Service*Web*

Move* Store* Realize* Supply* Use*Physical*Objects*

Logis.cs*Web*

Innova.on*Business*Technology* Infrastructure*

Physical  Internet  Protocols  

Protocols  opQmized  for  universal  interconnecQvity  

regulaQng  the  mulQ-­‐layer  services  of  the  Physical  Internet  

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Physical  Internet  Manifesto,  version  1.11  Professor  Benoit  Montreuil,  CIRRELT,  Université  Laval  

L1#Physical#Layer#

L2#Link#Layer#

L3#Network#Layer#

L4#Rou9ng#Layer#

L5#Shipping#Layer#

L6#Encapsula9on#Layer#

L7#Logis9cs#Web#Layer#

Purchase#order#with#delivery#requirements#Supplier#

Order#monitoring#

Shipment#&#πJcontainer#assignment#&#monitoring#

L7#Logis9cs#Web#Layer#

…#

Physical#characteris9cs#of#products:#Weight,(Volume,(Temperature,(Hazard5Level(GeoJcharacteris9cs#of#order:#Single(vs.(mul<ple(des<na<ons,(Single(vs.(mul<ple(sourcing(loca<ons(TimeJcharacteris9cs#of#order:#Delivery(<me(specifica<ons(

Encapsula9on#characteris9cs:(Number(and(types(of(π5containers((Assignment(of(products(to(π5containers((

Client#

Shipments#characteris9cs:#Number(of(shipments(Assignment(of(π5containers(to(shipments(Logis<cs(service(class(for(each(shipment(

Rou9ng#characteris9cs:#Target(route(for(each(shipment,(defined(as(sequences(of(segments/nodes,(with(<ming(specifica<ons(

Transport/handling#characteris9cs:(Assignment(of(π5containers(to(π5means(Assignment(of(π5means(to(π5links(

Move#characteris9cs:(Genera<on(of(loading,(moving,(sor<ng,(storing,(retrieving(and(unloading(orders(

πJcontainer#and#πJmeans##state/defect#monitoring#&#move#order#tracking#

Route#assignment#&#monitoring#for#each#shipment#&#πJcontainer#

Network#state#monitoring#Route#segment##

assignment#&#monitoring#

Valida9on#&#monitoring#of#each#flow#link#state#&#

route#segment#move#orders#

Data#transmiVed#to#the#lower#layer#

Data#transmiVed#to#the#upper#layer#

Standard  LogisQcs  Service  Protocols  

Open  LogisQcs  Interconnexion  Model  

Standardized  mulQ-­‐layered  

service  architecture  and  protocols  

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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Physical  Internet  Manifesto,  version  1.11  Professor  Benoit  Montreuil,  CIRRELT,  Université  Laval  

Deploy  capability  cerQficaQons  

Multi-level Physical Internet capability certification of containers, handling systems, vehicles,

information systems ports, distribution centers, roads, cities and regions, protocols and processes,

and so on

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Physical  Internet  Manifesto,  version  1.11  Professor  Benoit  Montreuil,  CIRRELT,  Université  Laval  

Live  open  monitoring  of  really  achieved  performance  of  all  π-­‐cerQfied  actors  and  enQQes,  

on  key  performance  indices  on  criQcal  facets  such  as  speed,  service  level,  reliability,  safety  and  security  

Such  live  performance  tracking  is  openly  available  worldwide    to  enable  fact-­‐based  decision  making  

and  sQmulate  conQnuous  improvement  

Open  informaQon  is  to  be  provided  in  respect  of  confidenQality  of  specific  transacQons  

Open  Performance  Monitoring  

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Physical  Internet  Manifesto,  version  1.11  Professor  Benoit  Montreuil,  CIRRELT,  Université  Laval  

Universal*interconnec.vity*Physical* Digital*Opera.onal*

Encapsula.on* Interfaces* Protocols*

Open* Global* System*

Founda.ons*of*the*Physical*Internet*Economical* Environmental* Societal*

Efficiency* Sustainability*

Mobility*Web*

Distribu.on*Web*

Realiza.on*Web*

Supply*Web*

Service*Web*

Move* Store* Realize* Supply* Use*Physical*Objects*

Logis.cs*Web*

Innova.on*Business*Technology* Infrastructure*

A  Global  System  

The  Physical  Internet  is  seamlessly  applicable  

everywhere,  at  any  scale  

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Québec, 2012-11-07, 44/75

Physical  Internet  Manifesto,  version  1.11  Professor  Benoit  Montreuil,  CIRRELT,  Université  Laval  

Équipement 1!

Équipement 4!

Équipement 5!Équipement 3!

Stat

ion!

d’a

rriv

ée!

Stat

ion!

de

dépa

rt!

Centre 1!

Équipement 6!Équipement 2!

Installa'on)1)

Distrib

uteu

r)interne

)

Distrib

uteu

r)externe

)

Sta'

on)

d’arriv

ée)

Sta'

on)

de)so

r'e)

Équipement*1*

Équipement*2*

Équipement*3*

Équipement*4*

Équipement*5*

Équipement*6*

Centre)1)

Sta'

on)

d’arriv

ée)

Sta'

on)

de)so

r'e)

Équipement*1*

Équipement*2*

Équipement*3*

Équipement*4*

Équipement*5*

Équipement*6*

Centre)2)

Sta'

on)

d’arriv

ée)

Sta'

on)

de)so

r'e)

Équipement*1*

Équipement*2*

Équipement*3*

Équipement*4*

Équipement*5*

Équipement*6*

Centre)4)

Sta'

on)

d’arriv

ée)

Sta'

on)

de)so

r'e)

Équipement*1*

Équipement*2*

Équipement*3*

Équipement*4*

Équipement*5*

Équipement*6*

Centre)3)

Sta'

on)

d’arriv

ée)

Sta'

on)

de)so

r'e)

Équipement*1*

Équipement*2*

Équipement*3*

Équipement*4*

Équipement*5*

Équipement*6*

Centre)5)

Sta'

on)

d’arriv

ée)

Sta'

on)

de)so

r'e)

Équipement*1*

Équipement*2*

Équipement*3*

Équipement*4*

Équipement*5*

Équipement*6*

Centre)6)

Sta$

on'

d’arriv

ée'

Sta$

on'

de'so

r$e'Équipement*1*

Équipement*2*

Centre'1'Équipement*3*

Équipement*4*

Équipement*5*

Équipement*6*

Sta$

on'

d’arriv

ée'

Sta$

on'

de'so

r$e'Équipement*1*

Équipement*2*

Centre'2'Équipement*3*

Équipement*4*

Équipement*5*

Équipement*6*

Sta$

on'

d’arriv

ée'

Sta$

on'

de'so

r$e'Équipement*1*

Équipement*2*

Centre'3'Équipement*3*

Équipement*4*

Équipement*5*

Équipement*6*

Distrib

uteu

r'interne

'

Distrib

uteu

r'externe

'

Sta$

on'

d’arriv

ée'

Sta$

on'

de'so

r$e'Équipement*1*

Équipement*2*

Centre'4'Équipement*3*

Équipement*4*

Équipement*5*

Équipement*6*

Sta$

on'

d’arriv

ée'

Sta$

on'

de'so

r$e'Équipement*1*

Équipement*2*

Centre'5'Équipement*3*

Équipement*4*

Équipement*5*

Équipement*6*

Sta$

on'

d’arriv

ée'

Sta$

on'

de'so

r$e'Équipement*1*

Équipement*2*

Centre'6'Équipement*3*

Équipement*4*

Équipement*5*

Équipement*6*

Installa$on'1'

Sta$

on'

d’arriv

ée'

Sta$

on'

de'so

r$e'Équipement*1*

Équipement*2*

Centre'1'Équipement*3*

Équipement*4*

Équipement*5*

Équipement*6*

Sta$

on'

d’arriv

ée'

Sta$

on'

de'so

r$e'Équipement*1*

Équipement*2*

Centre'2'Équipement*3*

Équipement*4*

Équipement*5*

Équipement*6*

Sta$

on'

d’arriv

ée'

Sta$

on'

de'so

r$e'Équipement*1*

Équipement*2*

Centre'3'Équipement*3*

Équipement*4*

Équipement*5*

Équipement*6*

Distrib

uteu

r'interne

'

Distrib

uteu

r'externe

'

Sta$

on'

d’arriv

ée'

Sta$

on'

de'so

r$e'Équipement*1*

Équipement*2*

Centre'4'Équipement*3*

Équipement*4*

Équipement*5*

Équipement*6*

Sta$

on'

d’arriv

ée'

Sta$

on'

de'so

r$e'Équipement*1*

Équipement*2*

Centre'5'Équipement*3*

Équipement*4*

Équipement*5*

Équipement*6*

Sta$

on'

d’arriv

ée'

Sta$

on'

de'so

r$e'Équipement*1*

Équipement*2*

Centre'6'Équipement*3*

Équipement*4*

Équipement*5*

Équipement*6*

Installa$on'2'

Sta$on'd’arrivée'

Sta$on'de'sor$e'

Équipe

men

t*1*

Équipe

men

t*2*

Centre'1'

Équipe

men

t*3*

Équipe

men

t*4*

Équipe

men

t*5*

Équipe

men

t*6*

Sta$on'd’arrivée'

Sta$on'de'sor$e'

Équipe

men

t*1*

Équipe

men

t*2*

Centre'2'

Équipe

men

t*3*

Équipe

men

t*4*

Équipe

men

t*5*

Équipe

men

t*6*

Sta$on'd’arrivée'

Sta$on'de'sor$e'

Équipe

men

t*1*

Équipe

men

t*2*

Centre'3'

Équipe

men

t*3*

Équipe

men

t*4*

Équipe

men

t*5*

Équipe

men

t*6*

Distributeur'interne'

Distributeur'externe'

Sta$on'd’arrivée'

Sta$on'de'sor$e'

Équipe

men

t*1*

Équipe

men

t*2*

Centre'4'

Équipe

men

t*3*

Équipe

men

t*4*

Équipe

men

t*5*

Équipe

men

t*6*

Sta$on'd’arrivée'

Sta$on'de'sor$e'

Équipe

men

t*1*

Équipe

men

t*2*

Centre'5'

Équipe

men

t*3*

Équipe

men

t*4*

Équipe

men

t*5*

Équipe

men

t*6*

Sta$on'd’arrivée'

Sta$on'de'sor$e'

Équipe

men

t*1*

Équipe

men

t*2*

Centre'6'

Équipe

men

t*3*

Équipe

men

t*4*

Équipe

men

t*5*

Équipe

men

t*6*

Installa$o

n'3'

Sta$on'd’arrivée'

Sta$on'de'sor$e'

Équipe

men

t*1*

Équipe

men

t*2*

Centre'1'

Équipe

men

t*3*

Équipe

men

t*4*

Équipe

men

t*5*

Équipe

men

t*6*

Sta$on'd’arrivée'

Sta$on'de'sor$e'

Équipe

men

t*1*

Équipe

men

t*2*

Centre'2'

Équipe

men

t*3*

Équipe

men

t*4*

Équipe

men

t*5*

Équipe

men

t*6*

Sta$on'd’arrivée'

Sta$on'de'sor$e'

Équipe

men

t*1*

Équipe

men

t*2*

Centre'3'

Équipe

men

t*3*

Équipe

men

t*4*

Équipe

men

t*5*

Équipe

men

t*6*

Distributeur'interne'

Distributeur'externe'

Sta$on'd’arrivée'

Sta$on'de'sor$e'

Équipe

men

t*1*

Équipe

men

t*2*

Centre'4'

Équipe

men

t*3*

Équipe

men

t*4*

Équipe

men

t*5*

Équipe

men

t*6*

Sta$on'd’arrivée'

Sta$on'de'sor$e'

Équipe

men

t*1*

Équipe

men

t*2*

Centre'5'

Équipe

men

t*3*

Équipe

men

t*4*

Équipe

men

t*5*

Équipe

men

t*6*

Sta$on'd’arrivée'

Sta$on'de'sor$e'

Équipe

men

t*1*

Équipe

men

t*2*

Centre'6'

Équipe

men

t*3*

Équipe

men

t*4*

Équipe

men

t*5*

Équipe

men

t*6*

Installa$o

n'4'

Site'1'

The  Physical  Internet:  the  same  conceptual  framework  at  any  scale  Intra-­‐center  Inter-­‐processor  Network   Intra-­‐Faciilty  Inter-­‐Center  Network   Intra-­‐Site  Inter-­‐FaciliQes  Network  

Intra-­‐City  Inter-­‐Site  Network  

Intra-­‐ConQnental  Inter-­‐City,  Inter-­‐State/Province  Network   Inter-­‐ConQnental  Worldwide  Network  

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Québec, 2012-11-07, 45/75

Physical  Internet  Manifesto,  version  1.11  Professor  Benoit  Montreuil,  CIRRELT,  Université  Laval  

Aim  for  webbed  reliability  and  resilience  

The  overall  Physical  Internet  network  of  networks  should  warrant  its  own  reliability  

and  that  of  the  physical  objects  flowing  through  it  

Network  webbing  and  the  mulQplicaQon  of  nodes  should  allow  the  Physical  Internet  to  insure  its  own  robustness  

and  resilience  to  unforeseen  events  

For  example,  if  a  node  or  a  part  of  a  network  fails,  the  traffic  should  be  easily  reroutable,    

as  automaQcally  as  possible  

Reference:  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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Québec, 2012-11-07, 46/75

Physical  Internet  Manifesto,  version  1.11  Professor  Benoit  Montreuil,  CIRRELT,  Université  Laval  

Aim  for  webbed  reliability  and  resilience  

The  Physical  Internet’s  actors,  movers,  routes,  nodes  and  flowing  containers  should  interact  in  synergy  to  guarantee:    

–  The  integrity  of  physical  objects  encapsulated  in  π-­‐containers  –  The  physical  and  informaQonal  integrity  of  π-­‐containers,  π-­‐movers,  π-­‐routes  and  π-­‐nodes  

–  The  informaQonal  integrity  of  π-­‐actors  (humans,  sodware  agents)  

–  The  robustness  of  client-­‐focused  performance  in  delivering  and  storing  π-­‐containers.    

Reference:  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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Québec, 2012-11-07, 47/75

Physical  Internet  Manifesto,  version  1.11  Professor  Benoit  Montreuil,  CIRRELT,  Université  Laval  

Enabling  a  LogisQcs  Web  

The  purpose  of  the  Physical  Internet  from  a  user  perspec<ve  

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Québec, 2012-11-07, 48/75

Physical  Internet  Manifesto,  version  1.11  Professor  Benoit  Montreuil,  CIRRELT,  Université  Laval  

Universal*interconnec.vity*Physical* Digital*Opera.onal*

Encapsula.on* Interfaces* Protocols*

Open* Global* System*

Founda.ons*of*the*Physical*Internet*Economical* Environmental* Societal*

Efficiency* Sustainability*

Mobility*Web*

Distribu.on*Web*

Realiza.on*Web*

Supply*Web*

Service*Web*

Move* Store* Realize* Supply* Use*Physical*Objects*

Logis.cs*Web*

Innova.on*Business*Technology* Infrastructure*

LogisQcs  Web  Set  of  openly  interconnected  physical,  digital,  human,  organizaQonal  and  social  actors  and  networks  

aiming  to  serve  efficiently  and  sustainably  

the  worldwide  logisQcs  needs  of  people,  organizaQons,  territories  and  society  

From a user perspective, the Physical Internet aims to enable an efficient, sustainable, adaptable and agile Logistics Web

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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Québec, 2012-11-07, 49/75

Physical  Internet  Manifesto,  version  1.11  Professor  Benoit  Montreuil,  CIRRELT,  Université  Laval  

Mobility  Web  Moving goods & people

Interconnected  open  unimodal  &  mul;modal  infrastructures,  movers,  hubs  and  transits  

DistribuQon  Web  Deploying, storing

products Interconnected  open  warehouses  

&  distribu;on  centers  

RealizaQon  Web  Realizing products

Interconnected  open  produc;on,  personalising  &  retrofit  centers    

Supply  Web    Supplying goods

Interconnected  open  suppliers  and  subcontractors  

Service  Web  Enabling and sharing

access and usage of services rendered by goods & people

Interconnected  open  users  and  service  providers  

LogisQcs  Web  Set of openly interconnected physical, digital, human, organizational and social agents and networks

aiming to serve efficiently and sustainably the logistics needs of people, organizations, territories and society

Port%

Mari)me%route%

Highway%

Road%

Railroad%

Open%π9Port%

Open%π9store%&%π9distributor%zone%Air%route%

Open%π9factory%zone% Open%mul)modal%π9hub%&%π9transit%zone%

Open%unimodal%π9hub%&%π9transit%zone%

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Québec, 2012-11-07, 50/75

Physical  Internet  Manifesto,  version  1.11  Professor  Benoit  Montreuil,  CIRRELT,  Université  Laval  

Transporting a trailer from from Quebec to 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

40

40

40

40

15-10

Distance travelled one-way: 5030 km 5030 km Drivers: 1 17 Trucks: 1 17 Trailer: 1 1 One-way driving time (h): 48 51+ Return driving time (h): 48+ 51+ Total time at transit points (h): 0 9 Total trailer trip time from Quebec to LA (h): 120 60+ Total trailer trip time from LA to Quebec (h): 120+ 60+ Total trailer round trip time (h): 240+ 120+ Average driving time per driver (h): 96+ 6 Average trip time per driver (h): 240+ 6,5

Current P2P

Proposed Distributed

Enabling an open global mobility web From point-to-point or hub-and-spoke transport to distributed multimodal transport

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Québec, 2012-11-07, 51/75

Physical  Internet  Manifesto,  version  1.11  Professor  Benoit  Montreuil,  CIRRELT,  Université  Laval  

Truck&trailer,transport, Local,transport, Train,transport, Ship,transport,

Hub, Source/des8na8on,

!Mul8&segment,routes!taken!by!the!modular,containers!

from!a!single!shipment!out!of!the!source!through!the!open,mul8modal,Mobility,Web!

to!their!individual!des7na7on!!

Enabling  an  open  global  mobility  web  From  point-­‐to-­‐point  or  hub-­‐and-­‐spoke  transport  to  distributed  mulQmodal  transport  

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Québec, 2012-11-07, 52/75

Physical  Internet  Manifesto,  version  1.11  Professor  Benoit  Montreuil,  CIRRELT,  Université  Laval  

IllustraQng  Current  LogisQcs  Systems  A  small  two-­‐retailer  two-­‐manufacturer  case  

Adapted  from:  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  

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

Current  Conceptual  Networks   Current  SpaQal  Flows  

Manufacturer B

Retailer 2

PB

D2a

DB

D2b

S2a S2f S2j

Manufacturer A PA1

DA

D1

S1a S1e Retailer 1

PA2

S2e …" …" …"

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Québec, 2012-11-07, 53/75

Physical  Internet  Manifesto,  version  1.11  Professor  Benoit  Montreuil,  CIRRELT,  Université  Laval  

The  Impact  of  ExploiQng  a  Mobility  Web  Here  limited  to  unimodal  road  transport  

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#

Travelled distance: -27% Fuel Consumption: -19%

Average delivery time: +2% Maximum delivery time: -36%

Current   Mobility  Web  

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Québec, 2012-11-07, 54/75

Physical  Internet  Manifesto,  version  1.11  Professor  Benoit  Montreuil,  CIRRELT,  Université  Laval  

Current  flows   Physical  Internet  flows   Physical  Internet  traffic  

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. "

Preliminary  results  using  exisQng  infrastructures,  faciliQes,  demand  paperns  and  service  levels  Economical:  From  4%  to  26%  overall  cost  saving  

Environmental:  About  3  Qmes  beper  in  terms  of  greenhouse  gas  emissions,  by  combining  road-­‐to-­‐rail  modal  transfer  and  more  efficient  road  transport  

 ExploiQng  a  Physical  Internet  Enabled  Bimodal  Mobility  Web  

for  the  Consumer  Goods  Industry  in  France  Road  and  rail  transport  seamlessly  integrated  into  the  PI  backbone  network  

 SimulaQon  based  on  product  distribuQon  flow  to  two  top  retailers  in  France,  from  their  100  top  suppliers  

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Québec, 2012-11-07, 55/75

Physical  Internet  Manifesto,  version  1.11  Professor  Benoit  Montreuil,  CIRRELT,  Université  Laval  

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

Most companies design, run and optimize independently

their private distribution networks, investing in DCs

or engaging in long-term leases or contracts

There are 535 000 distribution centers in the U.S.A. only Most of them are used by a single company Most companies use often a single DC and generally less than 20 DCs Imagine the potential if each company could deploy its products through a open web including 535 000 open DCs in the USA

Activate and exploit an Open Global

Distribution Web

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Physical  Internet  Manifesto,  version  1.11  Professor  Benoit  Montreuil,  CIRRELT,  Université  Laval  

Dynamically Deploying Stock Across the Distribution Web for Efficient, Fast & Agile Customer Response

Current private system" Proposed open system"

Adapted from: 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"

Manufacturer B

Retailer 2

PB

D2a

DB

D2b

S2a S2f S2j

Manufacturer A PA1

DA

D1

S1a S1e Retailer 1

PA2

S2e …" …" …"

Client order

Physical flow : Plant : Retail store : Private distribution center : Open distribution center P# S# O#  

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Physical  Internet  Manifesto,  version  1.11  Professor  Benoit  Montreuil,  CIRRELT,  Université  Laval  

Travelled distance: -23% Fuel consumption: -29%

Average delivery time to store: -79% Maximum delivery time to store: -71%

Mobility  Web  

PA1

PA2

PB

: usine; : Magasin de détail; : hub ouvert; : centre de distribution ouvert P#

Mobility  Web  +  DisQrbuQon  Web  

D 1 P A 1

P A 2

P B

DA D B

D 2b

D 2a

: us i ne ; : c e nt re de di s t ri but i on; : M a ga s i n de dé t a i l ; : hub ouve rt D # P #

The Added Value of Exploiting a Distribution Web When Already Exploiting a Mobility Web

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Québec, 2012-11-07, 58/75

Physical  Internet  Manifesto,  version  1.11  Professor  Benoit  Montreuil,  CIRRELT,  Université  Laval  

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

The  Impact  of  ExploiQng  a  LogisQcs  Web  IntegraQng  Mobility  and  DistribuQon  Webs  

D1 PA1

PA2

PB

DA

DB

D2b

D2a

: usine; : centre de distribution; : Magasin de détail; : hub ouvert D# P#

[Average; Max] Delivery-Time-to-Store

Mobility  Web  

PA1

PA2

PB

: usine; : Magasin de détail; : hub ouvert; : centre de distribution ouvert P#

Mobility  Web  +  DistribuQon  Web  

Private  LogisQcs  Networks  

-82%; -74%

+16%; +15%

-79%; -71%

-19%; -27%

-29%; -23%

-42%; -44%

Fuel; Travel

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Physical  Internet  Manifesto,  version  1.11  Professor  Benoit  Montreuil,  CIRRELT,  Université  Laval  

Minimize  physical  moves  and  storages  by  digitally  transmikng  knowledge  

and  materializing  products  as  locally  as  possible  through  the  open  realizaQon  web  

ExploiQng  extensively  knowledge-­‐based  dematerializaQon  of  products  and  their  materializaQon  in  physical  objects  at  point  of  use  

 As  it  will  gain  maturity,  

the  Physical  Internet  is  expected  to  be  connected  to  ever  more  open  distributed  flexible  producQon  centers  capable  of  locally  realizing  (make,  assemble,  finish)  for  clients  a  wide  variety  of  products  

from  digitally  transmiped  specificaQons,  local  physical  objects  and,  if  needed,  

criQcal  physical  objects  brought  in  from  faraway  sources    

Open  Global  RealizaQon  Web  

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Physical  Internet  Manifesto,  version  1.11  Professor  Benoit  Montreuil,  CIRRELT,  Université  Laval  

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

Integrated  manufacturer+assembler  

Manufacturer   OA  

OA   Currently  exploited  open  assembler  

Currently  unexploited  open  assembler  

OM  

OM  

Currently  exploited  open  manufacturer  

Currently  unexploited  open  manufacturer  

Current  realizaQon  network  centered  around  an  integrated  manufacturing  &  assembly  plant  

AlternaQve  realizaQon  network  exploiQng  realizaQon  web  for  outsourcing  assembly  

AlternaQve  realizaQon  network  exploiQng  realizaQon  web  

for  outsourcing  manufacturing  &  assembly  

Current snapshot

Current snapshot

Dynamically Outsourcinging Product Realization to Certified Open Centers across the Realization Web

to Enable Efficient & Agile Near Point-of-Use Product Realization

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Physical  Internet  Manifesto,  version  1.11  Professor  Benoit  Montreuil,  CIRRELT,  Université  Laval  

Open  Supply  Web  

Source:  Ballot  E.,  O.  Guodet  &  B.  Montreuil  (2011),  Physical  Internet  enabled  open  hub  network  design  for  distributed  networked  opera<ons,  Proc.  of  SOHOMA  2011  

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Physical  Internet  Manifesto,  version  1.11  Professor  Benoit  Montreuil,  CIRRELT,  Université  Laval  

Distribu<on  Web  Mobility  Web  

Realiza<on  Web  

Tier-­‐0  

Tier-­‐1  

Tier-­‐2  

Each  supplier  may  for  example  sign  a  guaranteed  X-­‐<me  accessibility  

contract  with  each  client,  keeping  responsibility  for  

product  delivery,  deployment  and  realiza<on  

Client  has  minimal  stock  Supplier  leverages  its  clients  

for  deployment  pooling  Each client has access to a global pool of π-certified suppliers and vice-versa

Exploiting a Supply Web

Supply  Web  

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Physical  Internet  Manifesto,  version  1.11  Professor  Benoit  Montreuil,  CIRRELT,  Université  Laval  

A Supply Web with Myriads of π-Certified Suppliers, Open & Global Access, Standardized Contracts,

Open Monitoring and Supplier Ratings Mul;-­‐;ered,  from  raw  materials  to  final  products  

Each  exploi;ng  the  Mobility,  Distribu;on  &  Realiza;on  webs  

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Physical  Internet  Manifesto,  version  1.11  Professor  Benoit  Montreuil,  CIRRELT,  Université  Laval  

Universal*interconnec.vity*Physical* Digital*Opera.onal*

Encapsula.on* Interfaces* Protocols*

Open* Global* System*

Founda.ons*of*the*Physical*Internet*Economical* Environmental* Societal*

Efficiency* Sustainability*

Mobility*Web*

Distribu.on*Web*

Realiza.on*Web*

Supply*Web*

Service*Web*

Move* Store* Realize* Supply* Use*Physical*Objects*

Logis.cs*Web*

Innova.on*Business*Technology* Infrastructure*

π-­‐Enabling  InnovaQon  

π-­‐Enabled  InnovaQon  

Physical  Internet  induced  innovaQon  

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Physical  Internet  Manifesto,  version  1.11  Professor  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  from  KIT/Gebhardt  (Kai  Furmans)    

GridFlow  from  Auburn  University  (Kevin  Gue)  

Physical  Internet  Induced  

Technological  InnovaQon  

π-­‐Enabling  technologies  

π-­‐Enablied  technologies  

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Physical  Internet  Manifesto,  version  1.11  Professor  Benoit  Montreuil,  CIRRELT,  Université  Laval  

Physical  Internet  induced  business  model  innovaQon  

InnovaQve  business  models  for  commercializing  

Physical  Internet  enabled  offers  by  various  parQes,  

addressing  stakeholder  revenue,  contracQng,  liability  &  insurance  

What are to be the π-enabled equivalents of Amazon, eBay and Google?

How are the manufacturers, distributers, retailers,

transporters, logistics providers and solutions providers going to evolve so as to best exploit the Physical Internet?

π-­‐Enabling  business  models  

π-­‐Enablied  business  models  

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Physical  Internet  Manifesto,  version  1.11  Professor  Benoit  Montreuil,  CIRRELT,  Université  Laval  

Physical Internet Induced Infrastructural Innovation

The  Physical  Internet  homogeneity  in  terms  of  object  encapsulaQon  in  π-­‐containers  should  allow  a  much  beper  uQlizaQon  

of  modes  &  means,  thus  increasing  the  capacity  of  infrastructures  

by  the  exploitaQon  of  standardizaQons,  raQonalizaQons  and  automaQons  

through  currently  unreachable  innovaQons  

π-­‐Enabling  infrastructures  

π-­‐Enablied  infrastructures  

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

FoodTubes  and  CargoCap:  Examples  of  currently  contemplated  infrastructural  iniQaQves  whose  implementaQon  viability  can  be  upgraded  through  alignment  with  the  Physical  Internet  

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Physical  Internet  Manifesto,  version  1.11  Professor  Benoit  Montreuil,  CIRRELT,  Université  Laval  

Realizing  the  Vision  

Evolving  towards  a  worldwide  Physical  Internet    

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Physical  Internet  Manifesto,  version  1.11  Professor  Benoit  Montreuil,  CIRRELT,  Université  Laval  

The  Physical  Internet  Global  systemic  sustainable  vision  

sQmulaQng  and  aligning  acQon  around  the  world  

Individual  iniQaQves  by  businesses,  industries  and  governments  are  necessary  but  are  not  sufficient  

There  is  a  need  for  a  macroscopic,  holisQc,  systemic  vision  offering  

a  unifying,  challenging  and  sQmulaQng  framework  

There  is  a  need  for  an  interlaced  set  of  global  and  local  iniQaQves    

towards  this  vision,  building  on  the  shoulders  of  current  assets  and  projects,  

to  help  evolve  from  the  current  globally  inefficient  and  unsustainable  state  

to  a  desired  globally  efficient  and  sustainable  state  

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Physical  Internet  Manifesto,  version  1.11  Professor  Benoit  Montreuil,  CIRRELT,  Université  Laval  

Physical  Internet  ImplementaQon  Progressive  Deployment,  CohabitaQon  and  CerQficaQon  

The  widespread  development  and  deployment  of  the  Physical  Internet  

will  not  be  achieved  overnight  in  a  Big-­‐Bang  logic  but  rather  in  an  ongoing  logic  

of  cohabitaQon  and  of  progressive  deployment,  propelled  by  the  actors  

integraQng  gradually  the  Physical  Internet  ways  and  finding  ever  more  value  in  its  usage  and  

exploitaQon  

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Physical  Internet  Manifesto,  version  1.11  Professor  Benoit  Montreuil,  CIRRELT,  Université  Laval  

F A  smooth  transiQon  starQng  with  rethinking  and  retrofikng  phases,  then  moving  toward  more  transformaQve  phases  

F The  Physical  Internet  can  consQtute  itself  progressively  through  the  mulQ-­‐level  cerQficaQon  of:  –  Protocols  –  Containers  –  Handling  and  storage  technologies,  distribuQon  centers,  producQon  centers,  train  staQons,  ports,  mulQmodal  hubs  

–  InformaQon  systems  (e.g.  reservaQon,  smart  labels,  portals)  –  Urban  zones  and  regions,  inter-­‐country  borders  

Physical  Internet  ImplementaQon  Progressive  Deployment,  CohabitaQon  and  CerQficaQon  

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Physical  Internet  Manifesto,  version  1.11  Professor  Benoit  Montreuil,  CIRRELT,  Université  Laval  

Conclusion  The  Physical  Internet:  An  Instrument  for  Tackling  

the  Grand  LogisQcs  Sustainability  Challenge  

ExploiQng  the  Internet  metaphor  for  fostering  a  breakthrough  logisQcs  system  

A  commitment  towards  open  universal  interconnecQon  of  logisQcs  services  and  resources  

An  integrated  holisQc  tackle  on  making  more  efficient  and  sustainable  

the  way  we  move,  store,  realize,  supply  and  use  physical  objects  across  the  world  

A  highly  scalable  co-­‐operaQve  approach  

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Physical  Internet  Manifesto,  version  1.11  Professor  Benoit  Montreuil,  CIRRELT,  Université  Laval  

The  Physical  Internet  builds  on  the  network  effect,  gekng  ever  more  effecQve  as  it  gathers  more  users  

 

It  must  gather  criQcal  mass,  first  exploiQng  exisQng  infrastructures  and  means,  

then  gradually  fostering  innovaQon.    

Even  though  it  is  to  be  ulQmately  global    it  will  have  to  grow  first  in  ferQle  domains,  

to  be  collaboraQvely  supported  by  key  leaders  from  industry,  government  and  academia.  

     

Conclusion  The  Physical  Internet:  Not  an  Utopia,  not  a  Big-­‐Bang  

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Physical  Internet  Manifesto,  version  1.11  Professor  Benoit  Montreuil,  CIRRELT,  Université  Laval  

Conclusion  The  InternaQonal  Physical  Internet  IniQaQve:  

An  Open  InnovaQon  Endeavor  With  this  manifesto  and  its  underlying  research,  a  small  step  has  been  made  towards  meeQng  

the  global  logisQcs  efficiency  and  sustainability  grand  challenge  A  lot  more  are  needed  to  really  shape  this  vision  

and,  much  more  important,  to  give  it  flesh  through  real  iniQaQves  and  projects  

so  as  to  really  influence  in  a  posiQve  way  our  collecQve  future  

This  requires  a  lot  of  collaboraQon  between  academia,  industry  and  governments  across  localiQes,  countries  and  conQnents  

Your  help  is  welcome!  

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Physical  Internet  Manifesto,  version  1.11  Professor  Benoit  Montreuil,  CIRRELT,  Université  Laval  

 

Questions and comments are welcome, and especially collaborative project avenues

   

[email protected]    

www.physicalinterneQniQaQve.org    

Twiper:  @physicinternet