Problème :
Une expédition par conteneur maritime inclut typiquement un opérateur de transport en haute-mer, un opérateur de terminal portuaire et un opérateur intermodal. Les conteneurs sont déchargés et stockés dans des terminaux, puis ils sont habituellement expédiés vers leur prochaine destination par transport terrestre. Cette partie terrestre de la chaîne d’approvisionnement peut souvent se transformer en goulet d’étranglement, car le retard d’un navire de haute-mer peut compliquer les processus d’expédition suivants.
Le retard d'un navire implique le retard de tous les conteneurs qu’il transporte. Si la suite du transport s’effectue par fret ferroviaire, les conteneurs ont de grandes chances de manquer ces trains et devront être expédiés sur les suivants. Cela peut compliquer fortement le processus de planification des expéditions. En conséquence, les conteneurs sont souvent livrés en retard, les zones de stockage des terminaux sont surchargées et la capacité ferroviaire est extrêmement sous-exploitée, ce qui génère des pertes d’argent pour toutes les parties impliquées.
La situation peut même encore s’aggraver si le navire qui arrive est vraiment imposant, car le déchargement de tels bateaux peut prendre plus de 10 heures. Personne n’est en mesure de savoir si un conteneur spécifique sera déchargé au début, ou à la fin de ce long processus, ce qui complique encore davantage la planification.
Afin d’éviter ce type de situations, les opérateurs intermodaux essaient de réaffecter d’autres conteneurs à la capacité ferroviaire disponible, mais pour cela, ils doivent s’y prendre à l’avance (par exemple dans le port de Hambourg, en Allemagne, au moins une journée avant le départ du train). Pour que ce processus soit plus efficace, l’opérateur a besoin de recevoir très tôt des informations sur les conteneurs (heure d’arrivée au terminal et destination).
Une hypothèse était que le problème ne pouvait être résolu que si toutes les parties impliquées connaissaient l’estimation de l’heure d’arrivée (ETA) de chaque conteneur, ce qui implique de savoir à quelle heure chaque conteneur arrive sur le quai. Actuellement, seule l’ETA du bateau est disponible, ce qui n’est pas d'une grande aide, car il y a une grande différence pour l’opérateur ferroviaire entre un conteneur déchargé en premier et en dernier. La disponibilité de l’ETA du conteneur permettrait de réattribuer les conteneurs prêts à être chargés pour un transport terrestre par train, afin d’améliorer l’utilisation des capacités.
Des chercheurs de l’Institut Technique de Darmstadt en Allemagne se sont efforcés de déterminer si l’introduction de l’ETA pour les conteneurs permettrait d’améliorer la situation dans le port de Hambourg, l’un des 20 plus importants au monde en termes de trafic de conteneurs.
Solution :
Les chercheurs ont décidé de reproduire deux périodes de trois mois de fonctionnement du système dans un modèle de simulation et de comparer les performances avec, et sans la disponibilité de l’ETA des containers. Ils ont décidé de tester et comparer trois politiques, que l’opérateur intermodal pouvait mettre en œuvre :
- Cas standard : dessert uniquement les conteneurs d’un transporteur maritime.
- Politique 1 : dessert les conteneurs de plusieurs transporteurs et envoi en priorité par fret ferroviaire de ceux aux délais de transport les plus critiques.
- Politique 2 : formation d’un pool de conteneurs prêts à être chargés et stockés dans le terminal, et réattribution des expéditions de conteneurs par train en cas de retard.
TU Darmstadt s’est associé à HHLA (opérateur du port d’Hambourg), TFG Transfracht (opérateur intermodal), et Hapag-Lloyd (transporteur maritime) afin de rassembler des données provenant de toutes les parties impliquées dans la chaîne de transport et de tester le fonctionnement du système en intégrant l’ETA des conteneurs. Ces partenaires ont fourni les données suivantes dans le cadre de la recherche :
- L’aspect terminal incluait les délais de transbordement, de rempilage, d’immobilisation et de chargement des trains, les capacités de stockage des blocs, la vitesse de rempilage et bien d’autres choses encore.
- Les données de l’opérateur intermodal comprenaient le nombre de trains, la capacité par train et l’utilisation de cette dernière.
- Le transporteur maritime a fourni le nombre de conteneurs transportés ainsi que les retards et les délais de déchargement.
Ces données ont servi à développer les fonctions de distribution dans le modèle.
Ce dernier reproduisait la chaîne de transport en utilisant l’approche de dynamique de système. Il simulait le flux permanent des conteneurs provenant des bateaux arrivés, via le terminal, vers les trains. Des évènements discrets et dynamiques simulaient l’arrivée des conteneurs dans le terminal depuis le navire et leur chargement sur les trains/ Les modélisateurs ont également ajouté des fonctionnalités supplémentaires au modèle de dynamique de système, comme par exemple des fonctions et programmes visant à ajouter des règles de décision pour l’opérateur intermodal.
Le modèle comprenait une interface où les utilisateurs pouvaient configurer graphiquement plusieurs modes et paramètres, comme la désactivation / l’activation de l’utilisation de l’ETA des conteneurs, le choix des politiques de l’opérateur intermodal, la configuration des paramètres des trains (conteneurs par train, fréquence d’arrivée, etc.) et bien d’autres choses encore.
Afin de consolider les résultats et de les rendre plus comparables, les modélisateurs ont réalisé des expériences de simulation Monte Carlo, qui comportaient de nombreuses exécutions de la simulation pour chaque volume d’entrée, chacune d’entre elles disposant de paramètres générés aléatoirement.
Conclusions :
Les résultats des simulations pour les différentes politiques ont montré que l’introduction des informations relatives aux ETA des conteneurs améliore l’utilisation des capacités des trains de l’opérateur intermodal (voir l’image). La disponibilité des ETA parvient au meilleur impact sur le système lorsque l’opérateur intermodal applique la seconde politique : formation d’un pool de conteneurs prêts à être chargés et envoi des conteneurs de ce pool en cas de retard.
Pour le cas de figure des navires de grande taille, l’application des ETA a amélioré l’utilisation des capacités, mais elle n’a pas permise de parvenir au niveau, jugé acceptable, de 75 %. Les navires de grande taille ont un impact important sur les processus de transbordement et l’introduction des ETA ne visait pas à améliorer ce processus.
La simulation a également montré qu’utiliser uniquement les politiques suggérées seules, sans introduction des ETA des conteneurs, ne change pas la situation.
Ces résultats ont été présentés aux partenaires au cours d’ateliers. Pour certaines parties prenantes dans le secteur de la chaîne du transport maritime, l’idée d’introduire les ETA des conteneurs n’allait pas de soi. La simulation a permis de prouver à beaucoup d’entre elles que cela permettait d’améliorer la situation.
Les résultats de la simulation ont montré que la disponibilité des ETA des conteneurs permettrait aux autorités portuaires de raccourcir le temps d’immobilisation des conteneurs dans les terminaux et permettrait aux opérateurs intermodaux d’améliorer l’utilisation de la capacité ferroviaire et par conséquence, le délai d’expédition des conteneurs.
En outre, les utilisateurs du port d’Hambourg se sont concentrés sur les conteneurs dans le sens de l’exportation. Là, l’ETA des conteneurs a permis d’améliorer l’utilisation de la capacité des navires porte-conteneurs.
Les futures recherches incluent le test de la proposition d’ETA des conteneurs dans des environnements portuaires américains et asiatiques, puis l’évaluation de l’impact économique de l’introduction des ETA sur chaque utilisateur individuel. Les chercheurs prévoient également d’apporter des éléments de modélisation multi-agents au modèle de dynamique de système, afin de suivre les mouvements de chaque conteneur.