Internet fizyczny

Internet fizyczny

Pojęcie Internetu fizycznego (Physical Internet – π) zostało po raz pierwszy użyte przez Markillie’a w 2006 roku na łamach wydawanego w Londynie tygodnika The Economist. Dokonał on porównania informacji krążących w tradycyjnym Internecie cyfrowym do fizycznego przemieszczania się dóbr w skali globalnej, wskazując na rosnącą efektywność i wydajność tych procesów. Wpływ na to, zdaniem autora, miało rosnące wykorzystanie zautomatyzowanych systemów magazynowych oraz lotniczego transportu cargo, który pomimo swoich ograniczeń znacznie przyspieszył przepływ ładunków w skali globalnej, dający się porównać do szybkości przepływu cyfrowych danych w tradycyjnym Internecie.

Zaprezentowane przez Markillie’a porównanie stało się inspiracją dla Montreuil’a, który w 2011 roku przedstawił koncepcję Internetu fizycznego, która, na co trzeba zwrócić uwagę, odbiegała od wcześniejszego porównania Markillie’a. Montreuil określił Internet fizyczny jako globalne wyzwanie dla zrównoważenia logistyki, która jego zdaniem w wielu obszarach ma możliwość dalszego rozwoju, a sam system i procesy Internetu cyfrowego stały się punktem wyjścia do określenia założeń Internetu fizycznego, które zostały scharakteryzowane poprzez 13 fundamentalnych zasad.

Zasady Internetu fizycznego

Internet fizyczny może być określony jako globalny przepływ towarów i innych ich atrybutów (np. informacji, pieniędzy itp.) w ramach powszechnej dostępności do wszystkich usług logistycznych. Inaczej mówiąc, tak jak podłączając się do Internetu cyfrowego można uzyskać dostęp do globalnych przepływów danych, tak podłączając się do Internetu fizycznego można uzyskać dostęp do globalnych przepływów towarów. Aby zrealizować tego typu działania konieczne jest spełnienie następujących 13 warunków, zaprezentowanych poniżej.

1. Pakowanie towarów w standardowe, modułowe, wysokiej jakości, inteligentne i ekologiczne kontenery

Internet cyfrowy nie przesyła pojedynczych informacji, ale całe pakiety danych, które są tworzone według ściśle określonych standardów dotyczących np. posiadania przez pakiet niezbędnych informacji pozwalających je identyfikować lub nimi kierować. Oparta na protokołach sieć umożliwia zarządzanie pakietami danych niezależnie od sprzętu. Należy przy tym zauważyć, że obecne sieci logistyczne mają także ustalone standardy i zasady, do których zaliczyć można np. kontenery transportowe 20-sto stopowe (20ft), 40-sto stopowe (40ft), europalety itp. Pomimo tego zakres różnorodności rozwiązań logistycznych, wykorzystywanych do transportu, magazynowania i obsługi zamówień, jest zdecydowanie szerszy od rozwiązań standardowych. Dlatego stworzenie kontenerów obsługujących Internet fizyczny (π-kontenerów) wymagałoby dostosowania obecnie wykorzystywanych sprzętów do następujących wytycznych:

• dostępność π-kontenerów w różnorodnych rozmiarach, konstrukcjach, wariantach itp., ale zachowujących standardy i modułowość,
• podatność na procesy logistyczne wykorzystujące różnorodne metody i infrastrukturę,
• łatwość ich obsługi (np. w zakresie zapewnienia bezpieczeństwa, utrzymania właściwej temperatury itp.),
• wykorzystanie nowoczesnych systemów identyfikacji π-kontenerów w celu szybkiego, jednoznacznego i prawidłowego ich identyfikowania, namierzania, naprawiania i serwisowania,
• wykorzystanie do budowy π-kontenerów materiałów przyjaznych środowisku oraz lokalnie dostępnych,
• dostosowanie towarów do π-kontenerów – rysunek 1.

Rys. 1. Standardowość, modułowość, wariantowość i różnorodność π-kontenerów

Źródło: opracowanie własne

2. Dążenie do stworzenia uniwersalnych i powszechnych połączeń pomiędzy wszystkimi uczestnikami Internetu fizycznego

Powszechność i uniwersalność połączeń (węzłów) pomiędzy uczestnikami Internetu fizycznego stanowi fundamentalną wytyczną działania całego systemu. Pozwoli to na użytkowanie wysokowydajnej infrastruktury logistycznej, minimalizującej jednocześnie koszty oraz czas, przy wysokim poziomie łatwości obsługi, niezawodności i odporności całego systemu logistycznego w skali globalnej. W ten sposób obsługa ładunków mogłaby stać się marginalna pod względem czasowym i ekonomicznym.

3. Obsługa materiałów tylko w π-kontenerach (π-pojemnikach) w systemach magazynowania oraz obsługi zamówień

Systemy magazynowania i obsługi zamówień oparte na π-kontenerach (π-pojemnikach) mają zapewniać szybkość i niezawodność operacji magazynowych i procesów obsługi zamówień. Dlatego powinny one mieć następujące możliwości funkcjonalne:

• płynną integrację z infrastrukturą logistyczną, w tym także systemami informatycznymi klasy ERP, CRM itp., zapewniającą otrzymywanie w czasie rzeczywistym niezbędnej dla procesów logistycznych dokumentacji,
• możliwość monitorowania w czasie rzeczywistym π-kontenerów znajdujących się w dowolnym miejscu łańcucha logistycznego,
• utrzymanie bezpieczeństwa π-kontenerów na właściwym poziomie.

Jak widać zatem jednym z fundamentów Internetu fizycznego jest pełna kompatybilność π-kontenerów z systemami i procesami logistycznymi.

4. Implementacja innowacyjnego i inteligentnego wyposażenia w sieciowych π-kontenerach

Oprócz faktu, że Internet fizyczny bazuje na idei Internetu cyfrowego należy zauważyć, że także wykorzystuje on Internet cyfrowy w swoich systemach i infrastrukturze. Każdy z π-kontenerów powinien mieć przypisany unikalny identyfikator (podobny do Media Access Control Address (MAC) adresów w urządzeniach – sprzętowy adres karty sieciowej), który mógłby być przypisany do inteligentnej etykiety. Ta z kolei, poprzez wykorzystanie różnorodnych systemów identyfikacyjnych np. identyfikacja drogą radiową (RFID), pozycjonowanie przy pomocy globalnego systemu (GPS) lub innych rozwiązań, pozwalałaby wykorzystać Internet rzeczy (Internet of Things – IoT) w celu komunikowania się fizycznych obiektów między sobą oraz
z π-systemem bez udziału człowieka.

5. Przejście z klasycznego przepływu „z punktu do punktu” do układu „piasta-szprychy”

Podobnie jak w Internecie cyfrowym, w którym pakiety danych przemieszczają się w urządzeniach agregujących dane, Internet fizyczny wykorzystuje różnorodne opcje tras oraz magazynów przeładunkowych, które w danym momencie są optymalne z punktu widzenia wielu kryteriów. Pomimo tego, że klasyczna logistyka wykorzystuje już rozwiązania „z punktu do punktu” oraz „piasta-szprychy” (rysunek 2), które mogą być wykorzystane w Internecie fizycznym, to należy zauważyć, że stosowany jest także rozproszony, wielosegmentowy transport intermodalny, który nie wykorzystuje w należytym stopniu obecnych możliwości sieci logistycznych.

Rys. 2. Rozwiązania w logistyce

Źródło: opracowanie własne

Połączone ze sobą oraz w pełni wykorzystane układy „piasta-szprychy” tworzyłyby otwartą sieć, w której różnorodni operatorzy mogliby w znacznym stopniu zoptymalizować dotychczasowe przepływy dóbr.

6. Przyjęcie ujednoliconych i wielowymiarowych ram koncepcyjnych

Struktura Internetu fizycznego zaczynałaby się od przedsiębiorstwa, gdzie wewnętrzne sieci międzyprocesowe połączone byłyby z sieciami obiektowymi, te kolei z ośrodkowymi, miejskimi, wojewódzkimi, krajowymi, kontynentalnymi oraz globalnymi. Powstała w ten sposób sieć logistyczna pozwoliłaby na zrównoważenie logistyki ostatniej mili, np. w sieciach logistyki miejskiej lub też przepływów w skali województw, państw i kontynentów.

7. Aktywacja otwartych i globalnych sieci dostaw

Obecnie funkcjonujące sieci logistyczne w większości przypadków tworzą zamknięte struktury, składające się z zainteresowanych podmiotów oraz ich partnerów. Alternatywą są też zewnętrzni dostawcy usług logistycznych, którzy realizują swoje działania w oparciu o wynegocjowane umowy. Koncepcja Internetu fizycznego wymaga przejścia z pojedynczych sieci prywatnych na otwarte, czyli współdziałające i przeplatające się między sobą sieci prywatne, których węzły są dostępne dla większości podmiotów, niezależnie od ich roli w łańcuchu dostaw. Przepustowość sieci jest dostępna na żądanie wynikające z potrzeby chwili, dynamicznie reagując na stochastyczne zapotrzebowanie klientów.

8. Projektowanie produktów dostosowanych do π-kontenerów

Obecna dowolność projektowania produktów sprawia, że często logistyka zajmuje się produktami kompletnie logistycznie niepodatnymi. Ponieważ podstawową jednostką transportową Internetu fizycznego są π-kontenery, projektowanie produktów powinno uwzględniać optymalizację różnorodnych parametrów produktu pod kątem możliwości wykorzystania Internetu fizycznego, począwszy od wymiarów produktów, które powinny minimalizować marnotrawstwo przestrzenne w π-kontenerach – maksymalizacja współczynnika wypełnienia opakowania (gęstość objętościowa) oraz maksymalizacja nasycenia funkcjonalności produktu (zdefiniowane jako stosunek jego funkcjonalności użytkowej do iloczynu jego wagi i objętości). Celem jest wypełnienie π-kontenera produktem w taki sposób, aby produkt był bezpieczny (uniknięcie przemieszczania produktu), a π-kontener nie był wypełniony powietrzem.

9. Minimalizacja fizycznych procesów logistycznych na rzecz przepływów cyfrowych oraz lokalnej materializacji obiektów

Klasyczna logistyka koncentruje się na fizycznych przepływach, które to bazując na fundamentalnych zasadach mają swoje ograniczenia. Dlatego Internet fizyczny powinien wykorzystywać rozproszone, elastyczne i otwarte centra produkcyjne, które byłyby w stanie lokalnie wytwarzać na podstawie cyfrowo przesłanych danych. Dodatkowo, dynamicznie rozwijająca się technologia wytwarzania przyrostowego (Additive Manufacturing – druk 3G) umożliwia tworzenie małych zakładów wytwórczych, które po otrzymaniu właściwego kodu będą w stanie wyprodukować dany wyrób, realizując tylko lokalne przepływy surowców i materiałów (rysunek 3).

Rys. 3. Tradycyjny vs przyrostowy model przepływu dóbr

Źródło: opracowanie własne

Należy w tym miejscu zwrócić szczególną uwagę na ochronę wiedzy, praw autorskich oraz potwierdzenie autentyczności i oryginalności zmaterializowanych produktów.

10. Implementacja monitorowania w czasie rzeczywistym oraz certyfikacja zdolności

Monitorowanie w czasie rzeczywistym, oparte na kluczowych wskaźnikach wydajności (Key Performance Indicators – KPI) takich, jak: szybkość działania, niezawodność, bezpieczeństwo, poziom usług, ochrona itp., staje się podstawową informacją wejściową do π-systemu. Podobnie jak Internet cyfrowy, Internet fizyczny powinien opierać się na wielopoziomowej certyfikacji systemu (procesów, systemów IT itp.) oraz jego całej infrastruktury (kontenerów, pojazdów, węzłów, portów, magazynów, dróg itp.). Tego typu certyfikacja dostarczałaby niezbędnych informacji i służyłaby wsparciu kompatybilności zarówno systemu, jak i infrastruktury, poprawiając w ten sposób ogólną niezawodność i bezpieczeństwo całego π-systemu.

11. Koncentracja na niezawodności i odporności π-systemu

Niezawodność, czyli zdolność do realizacji zadań w warunkach normalnych oraz odporność, czyli zdolność do realizacji zadań w warunkach zakłóceń jest kluczowym elementem systemów logistycznych. Podobnie jak Internet cyfrowy, który powinien niezawodnie przesyłać informacje, będąc jednocześnie odpornym na możliwe zakłócenia i dbając o zapewnienie spójności danych, Internet fizyczny powinna cechować odporność i niezawodność π-kontenerów poprzez swoją wewnętrzną strukturę oraz naturę. Gęstość otwartych sieci logistycznych oraz mnogość węzłów powinna umożliwiać automatyczne przekierowanie towarów w π-kontenerach w celu skutecznego dostarczenia ich do pożądanego celu. Synergetyczny charakter całej infrastruktury Internetu fizycznego (π-kontenery, π-przenośniki, π-węzły, π-trasy, itp.) oraz jego współudziałowców (klienci, dostawcy, obsługa π-systemów) powinny zagwarantować integralność:

• fizycznych towarów zamkniętych w π-kontenerach,
• fizyczną i informacyjną π-kontenerów, π-przenośników π-węzłów, π-tras itp.,
• informacyjną π-współudziałowców,

która zagwarantowałaby wysoką skuteczność i efektywność fizycznego przepływu towarów w π-systemie, zorientowaną na klienta.

12. Stymulowanie wdrażania innowacyjnych modeli biznesowych

Internet cyfrowy stał się stymulatorem powstania nowych modeli biznesowych. Zaliczyć do nich można dostawców usług, twórców platform, handel elektroniczny B2B, B2C itp. Należy przypuszczać, że otwarte sieci Internetu fizycznego będą w stanie stworzyć podobny potencjał do kreowania innowacyjnych rozwiązań, w ramach nowego podejścia do procesów fizycznego przepływu towarów i informacji. Należy przy tym zauważyć, że wspomniane innowacje mogą występować praktycznie we wszystkich procesach logistycznych (transporcie, magazynowaniu, pakowaniu, obsłudze zamówień czy też zarządzaniu zapasami), dążąc do zoptymalizowania sieci Internetu fizycznego. Kreatywne pomysły nie będą miały także barier dotyczących branż i sektorów, obejmując wszystkie fazy logistyczne, począwszy od zaopatrzenia, poprzez produkcję, dystrybucję na logistyce odwrotnej kończąc. Otwarcie sieci logistycznych radykalnie może zmienić dotychczasowe spojrzenie na logistykę, generując przy tym szereg rozwiązań, które nie byłyby możliwe do wdrożenia z powodu dotychczasowych barier wynikających z działania przedsiębiorstw w ramach zamkniętych sieci logistycznych.

13. Wsparcie wdrażania otwartych innowacji infrastrukturalnych

Internet fizyczny powinien stać się nie tylko stymulatorem innowacyjnych zmian, ale powinien również w szeroki sposób je wspierać. Otwarcie na innowacje infrastrukturalne, które w dobie Przemysłu 4.0 dynamicznie się rozwijają, powinno stać się kluczowym elementem całego π-systemu. Jednorodność Internetu fizycznego, zaczynająca się od standardowych π-kontenerów kończąc na π-systemie powinna stać się motorem napędowym dla innowacji infrastrukturalnych, których celem powinno być zwiększenie przepustowości całego π-systemu. Międzymiastowe pociągi π-kontenerowe czy też π-paczkomaty mogłyby zrewolucjonizować dotychczasowe spojrzenie na logistykę i sieci logistyczne. Wykorzystanie takich rozwiązań w skali masowej podniosłoby wydajność infrastruktury, co byłoby ekonomicznie, społecznie i środowiskowo opłacalne.

Podsumowanie

Internet fizyczny pozwala wykorzystać istniejącą już globalną sieć logistyczną, poprzez otwarcie zamkniętych sieci logistycznych konkretnych przedsiębiorstw na współdzielenie i współdziałanie. Powstała w ten sposób ogólnoświatowa, otwarta sieć, składająca się z centrów wytwarzania produktów, magazynów, centrów dystrybucji, centrów tranzytowych, węzłów itp. umożliwiłaby producentom, dystrybutorom, sprzedawcom i klientom dostęp do dynamicznie wdrażanych produktów, w wielu geograficznie rozproszonych miejscach. Stworzony w ten sposób π-system zapewniałby szybką, wydają i niezawodną reakcję na rozproszony, stochastyczny popyt. Niesie to za sobą ogromny potencjał pozytywnych konsekwencji dla wszystkich π-współudziałowców, pod względem takich kryteriów, jak: produktywność, efektywność, skuteczność, responsywność, adaptacyjność, wydajność i odporność.

Głównym problemem staje się tutaj kwestia zdefiniowania sposobów współpracy przedsiębiorstw w ramach otwartej sieci logistycznej, z nadrzędnym problemem rozliczeń pomiędzy przedsiębiorstwami. Udostępnienie prywatnych zasobów przedsiębiorstw, według tradycyjnego, klasycznego podejścia biznesowego, musiałoby wiązać się z ustaleniem opłat za wykorzystanie infrastruktury, co w przypadku globalnego dostępu do prywatnych sieci mogłoby stanowić problem. Ponadto określenie priorytetów dostępu do sieci Internetu fizycznego wymagałoby stworzenia zbioru globalnych zasad, które musiałyby być respektowane przez wszystkie uczestniczące w Internecie fizycznym podmioty. Dlatego tak istotne w Internecie fizycznym jest stymulowanie i wspieranie innowacji, szczególnie w obszarze nowych modeli biznesowych, które pozwoliłby, podobnie jak w przypadku Internetu cyfrowego, wykorzystać w pełni prezentowaną koncepcję.

Póki co Internet fizyczny pozostaje ciekawą ideą, która w pewnym sensie pokazuje z jednej strony archaiczność klasycznych modeli logistycznych, z drugiej zaś wskazuje na olbrzymi, niewykorzystany potencjał, który jest ograniczany przez kultywowanie przestarzałych, opartych na drugiej i trzeciej rewolucji przemysłowej rozwiązań.

Bibliografia

1. Bielecki, M. M. (2018). Logistyczna sprawność produktu – projektowanie wspomagające logistykę. https://doi.org/10.34658/9788372839718
2. Markillie, P. (2006). The physical internet. Economist, 379(8482), 2–4. https://www.scopus.com/inward/record.uri?eid=2-s2.0-33745471489&partnerID=40&md5=b77c03c4ec00c0a13bc48f0c6a9a0267
3. Montreuil, B. (2011). Toward a Physical Internet: meeting the global logistics sustainability grand challenge. Logistics Research, 3(2–3), 71–87. https://doi.org/10.1007/s12159-011-0045-x
4. Montreuil, B., Ballot, E., & Fontane, F. (2012). An open logistics interconnection model for the physical internet. IFAC Proceedings Volumes (IFAC-PapersOnline), 45(6 PART 1), 327–332. https://doi.org/10.3182/20120523-3-RO-2023.00385
5. Sohrabi, H., & Montreuil, B. (2011). From private supply networks and shared supply webs to physical internet enabled open supply webs. IFIP Advances in Information and Communication Technology, 362 AICT, 235–244. https://doi.org/10.1007/978-3-642-23330-2_26

 

Autor: dr inż. Maciej Bielecki, Katedra Logistyki i Innowacji, Wydział Ekonomiczno-Socjologiczny Uniwersytetu Łódzkiego

Redakcja: dr inż. Barbara Galińska, Instytut Zarządzania, Wydział Organizacji i Zarządzania Politechniki Łódzkiej