Sarac Aysegul 2010 Emse 0571

Modelisation et aide a` la decision pour lintroduction

des technologies RFID dans les chanes logistiques

Aysegul Sarac

To cite this version:

Aysegul Sarac. Modelisation et aide a` la decision pour lintroduction des technologies RFIDdans les chanes logistiques. Computer Science. Ecole Nationale Superieure des Mines deSaint-Etienne, 2010. French. .

HAL Id: tel-00541012

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Submitted on 29 Nov 2010

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N dordre: 2010 EMSE 0571

THSEprsente par

Aysegul SARAC

Pour obtenir le grade de Docteurde lEcole Nationale Suprieure des Mines de Saint-Etienne

Spcialit : Gnie Industriel

Modlisation et aide la dcision pour lintroduction destechnologies RFID dans les chanes logistiques

soutenue Gardanne le 26/04/2010

Membres du jury

Prsident : Andr THOMAS Professeur, Universit Henri Poincar deNancy

Rapporteurs : Yves DALLERY Professeur, Ecole Centrale de ParisEnver YUCESAN Professeur, INSEAD, Fontainebleau

Examinateur : Nasser MEBARKI Matre de confrences, Universit de NantesDirecteur de Stphane DAUZERE-PERES Professeur, Ecole des Mines de Saint-Etiennethse :Co-directeur : Alexandre DOLGUI Professeur, Ecole des Mines de Saint-EtienneCo-encadrant : Nabil ABSI Charg de recherche, Ecole des Mines de

Saint-Etienne

Thse prpare dans le Centre Microlectronique de Provence Georges Charpak de lcole desMines de Saint-Etienne

RemerciementsCes travaux de thse ont t raliss avec une bourse de MINEFI (Ministre

de lconomie, des finances et de lindustrie), dans le dpartement Sciences de laFabrication et Logistique (SFL) du Centre Microlectronique de Provence (CMP) Gardanne.

Cinq annes passes en France dont quatre Gardanne, mont permis dacqurirune exprience professionnelle aussi riche que personnelle qui sera jamais gravdans ma vie.

Je suis reconnaissante envers Stphane Dauzre-Prs pour son encadrement etses remarques rigoureuses et pertinentes durant la thse. Merci galement NabilAbsi pour sa gentillesse.

Merci Barbara Bruno pour ses 3 annes daides administratives, ainsi quGracien Counot dont je crois que mes problmes informatiques resterons gravsdans sa mmoire.

Je suis galement reconnaissante envers Bernard Dhalluin pour son ouverture,son soutien et son aide. Un grand merci Claude Yugma pour son accueil, sonaide et Pierre Uny pour sa confiance et sa gentillesse, ainsi que pour leurs qualitshumaines.

Merci du fond du cur Jean Etienne Kiba pour son amiti grce la quelle monsjour Gardanne ft des plus agrables. Je me rappellerai toujours de nos longuesdiscussions qui mont permis dapprendre normment et douvrir mon esprit.

Enfin, je suis reconnaissante envers ma mre et mon pre qui mont toujourssoutenue tout au long de mes tudes. Un grand merci du fond du cur mes sursGulay pour mavoir soutenue financirement et moralement pour ma thse et Gulizqui ma toujours assur de son soutient et de ses conseilles pour la poursuite demes tudes en France. Elles ont toujours t lautre bout du tlphone chaquemoment de blues durant mon sjour en France.

Tm eitimim boyunca bana verdikleri maddi ve manevi desteklerinden dolay an-neme, babama gnlden teekkrlerimi sunarm. Eitimimi Fransada srdrmemiin maddi ve manevi desteini benden esirgemeyen Glay ablama ve tavsiyeleri vedesteiyle her zaman benim yanmda olan Gliz ablama sonsuz teekkrler. Fransadayaadm srede her zor anmda telefonun dier ucunda olduunuz iin teekkr ed-erim.

Aysegul SaracGardanne le 26/04/2010

iv

To my family (aileme)...

v

CONTENTS

1 Rsum (Summary in French) 31.1 Contexte Scientifique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3

1.1.1 Les chanes logistiques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31.1.2 Les technologies RFID . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

1.2 Objectif de la thse et aperu des contributions . . . . . . . . . . . . 71.3 Plan de lecture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91.4 Simulation dune chane logistique trois niveaux . . . . . . . . . . . 10

1.4.1 Produits . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111.4.2 La politique de rapprovisionnement . . . . . . . . . . . . . . 121.4.3 Modlisation de la chane logistique . . . . . . . . . . . . . . . 121.4.4 Lintgration des technologies RFID dans les chanes logistiques 181.4.5 Intgration simple des technologies RFID dans les chanes lo-

gistiques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 201.4.6 Rorganisation des chanes logistiques par les technologies RFID 251.4.7 Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28

1.5 Perspectives . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31

General Introduction 35

2 Scientific Context and Overview of RFID technologies 412.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42

vii

CONTENTS

2.2 Fundamentals of RFID technology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 442.2.1 RFID system . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 442.2.2 Basic RFID concepts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48

2.3 RFID versus bar codes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 512.3.1 Bar coding technology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 512.3.2 Advantages of RFID over bar codes . . . . . . . . . . . . . . . 522.3.3 Advantages of bar codes over RFID . . . . . . . . . . . . . . . 53

2.4 RFID applications in industry . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 542.5 Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57

3 Literature Review of RFID Applications in Supply Chains 593.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 603.2 General overview of literature on RFID technologies in supply chains 613.3 Potential benefits of RFID in supply chains . . . . . . . . . . . . . . . 63

3.3.1 Inventory inaccuracy problem . . . . . . . . . . . . . . . . . . 643.3.2 Bullwhip effect . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 673.3.3 Replenishment policies . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70

3.4 Different approaches to evaluate the benefits of RFID technologies insupply chains . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 713.4.1 Analytical models . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 713.4.2 Simulation models . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 783.4.3 Case studies and experiments . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84

3.5 ROI (Return On Investment) analyses of RFID implementations insupply chains . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 903.5.1 Why are ROI analyses so important? . . . . . . . . . . . . . . 903.5.2 How to calculate ROI? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 913.5.3 Key factors to obtain a positive ROI . . . . . . . . . . . . . . 923.5.4 ROI analyses on RFID projects . . . . . . . . . . . . . . . . . 93

3.6 General analyses and discussions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 943.7 Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95

4 Analytical Approach: A Single-Level Supply Chain 974.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 984.2 Newsvendor model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99

viii

CONTENTS

4.3 Literature Review . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1004.4 Modeling and analyses of the models . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101

4.4.1 Model 1: Integration of inventory problems . . . . . . . . . . . 1014.4.2 Analyses and results of Model 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . 1024.4.3 Model 2: Integration of RFID technologies . . . . . . . . . . . 1154.4.4 Analyses and results of Model 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . 116

4.5 General analyses and discussions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1184.6 Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 120

5 Simulation Approach: A Three-Level Supply Chain 1235.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1245.2 Problem description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 125

5.2.1 Products . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1265.2.2 Order policy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 126

5.3 Modeling a three-level supply chain . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1275.3.1 Customer demand . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1285.3.2 Stock replenishment . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1285.3.3 Physical inventory control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1295.3.4 Supply chain errors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 130

5.4 Integrating RFID technologies in supply chains . . . . . . . . . . . . 1335.4.1 Scenarios . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1345.4.2 Simulation design . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1355.4.3 Simulation results and analyses . . . . . . . . . . . . . . . . . 135

5.5 Re-engineering supply chains through RFID technologies . . . . . . . 1445.5.1 Re-engineering at operational level . . . . . . . . . . . . . . . 1445.5.2 Re-engineering at tactical level . . . . . . . . . . . . . . . . . 1465.5.3 Re-engineering at strategic level . . . . . . . . . . . . . . . . . 150

5.6 ROI (Return On Investment) analyses . . . . . . . . . . . . . . . . . 1525.6.1 ROI analyses of integrating RFID to the current supply chain 1525.6.2 Critical costs of RFID technologies integrated to the current

supply chain . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1535.7 Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 154

General Conclusion and Perspectives 157

ix

CONTENTS

Bibliographie 177

Curriculum Vitae 179

x

LIST OF TABLES

1.1 Valeur des points de commande (s) et des quantits conomiques dela commande (EOQ) pour des produits A, B et C . . . . . . . . . . 13

1.2 Classification des erreurs dans une chane logistique . . . . . . . . . . 15

2.1 Some characteristics of readers for passive and active tags . . . . . . . 472.2 Some characteristics of RFID frequencies . . . . . . . . . . . . . . . . 492.3 Some ISO standards . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 512.4 Comparison between RFID and bar coding technologies . . . . . . . . 51

3.1 Types of publications . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 613.2 Key RFID Benefits . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 643.3 Survey on the causes of inventory inaccuracy . . . . . . . . . . . . . . 653.4 List of publications on the bullwhip effect . . . . . . . . . . . . . . . 693.5 Characteristics of analytical modeling papers . . . . . . . . . . . . . . 723.6 List of publications that develop simulation analyses . . . . . . . . . 803.7 List of publications that conduct case studies and experiments . . . . 85

4.1 Notations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1024.2 Other cases when product availability is deterministic . . . . . . . . . 1084.3 Other cases when product availability is stochastic . . . . . . . . . . . 113

xi

LIST OF TABLES

5.1 Reorder points (s) and Economic Order Quantities (EOQ) for prod-ucts A, B and C . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 127

5.2 Simulation parameters for products A, B and C: Customer demand . 1285.3 Simulation parameters for products A, B and C: Stock replenishment 1295.4 Simulation parameters for products A, B and C: Inventory control . . 1305.5 Simulation parameters for products A, B and C: Shrinkage error pe-

riods in the back store and distribution center . . . . . . . . . . . . . 1315.6 Simulation parameters for products A, B and C: Delivery errors . . . 1335.7 Varying simulation parameters: Product B . . . . . . . . . . . . . . 1365.8 Profit function parameters: Products A, B and C . . . . . . . . . . . 1385.9 RFID variable and fixed costs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1395.10 Simulation parameters of stock counting processes . . . . . . . . . . . 1465.11 Simulation parameters: New order policy . . . . . . . . . . . . . . . . 1485.12 Critical costs of RFID (Euros) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 154

xii

LIST OF FIGURES

1.1 Un modle de chane logistique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41.2 La chane logistique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111.3 Exemple de la demande et prix des produits A, B et C . . . . . . . . 121.4 Les scnarios . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 191.5 Limpact de lintgration des technologies RFID : Produits A, B et C 231.6 Simulations de 3 et de 5 annes : produits A, B et C . . . . . . . . . 251.7 Rorganisation des chanes logistiques trois niveaux . . . . . . . . . 261.8 Niveaux de stock de la rserve de magasin et satisfaction de client:

produits A, B and C . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 271.9 Suppression de la rserve du magasin . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28

2.1 A model of supply chain . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 422.2 Supply chain decisions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 422.3 Key compenents of competitive strategy of supply chains . . . . . . . 432.4 Some RFID systems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 452.5 Some RFID tags . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 462.6 Functions of the RFID middleware . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 482.7 An EPC-96 bits . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 502.8 Different types of bar codes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 522.9 The price-volume sensitivity envelop for RFID [59] . . . . . . . . . . . 55

xiii

LIST OF FIGURES

2.10 RFID benefits obtained at different levels of tagging [4] . . . . . . . . 56

3.1 Methods to classify publications . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 603.2 Methods to study a system (Law and Kelton [87]) . . . . . . . . . . . 713.3 Steps in a simulation study (Banks et al. [10]) . . . . . . . . . . . . . 793.4 RFID benefits (Leung et al. [93]) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 913.5 RFID implementation costs tree (Banks et al. [11]) . . . . . . . . . . 92

4.1 Over-stock and stock-out situations for the Newsvendor Model . . . . 994.2 Profit over order quantity: There is an optimal order quantity that

maximizes the profit. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1094.3 Optimal order quantity (Q) versus optimal profit (pi(Q)): Deter-

ministic case . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1104.4 Optimal order quantity versus optimal profit: Stochastic case . . . . . 1144.5 Product availability rate over unit cost of RFID . . . . . . . . . . . . 1174.6 Optimal order quantity versus profit: RFID implementation . . . . . 1184.7 Optimal order quantity over product availability: Different product

costs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1194.8 Profit over order quantity: With and without RFID, Deterministic

and stochastic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 120

5.1 The studied supply chain . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1255.2 Demands and prices for products A, B and C . . . . . . . . . . . . . 1265.3 Customer buying simulation process . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1315.4 Delivery errors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1325.5 RFID integration: Products A, B and C . . . . . . . . . . . . . . . . 1405.6 RFID integration: Products B and D . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1415.7 RFID integration: Products A, B, C and D . . . . . . . . . . . . . . . 1425.8 RFID integration: Multiple products . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1435.9 Reducing reorder point: Products A, B and C . . . . . . . . . . . . . 1455.10 Different stock counting planning: Product A . . . . . . . . . . . . . 1475.11 Profit evolutions of products B and C with different stock counting

planing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1475.12 Different order policies: Products A . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1495.13 Different order policies: Products B and C . . . . . . . . . . . . . . . 150

xiv

LIST OF FIGURES

5.14 Stock levels of the back store: Products A, B and C . . . . . . . . . . 1515.15 Transforming back store as selling area: Profit evolution . . . . . . . 1515.16 3 years and 5 years simulation: Products A, B, C and D . . . . . . . 153

xv

LIST OF FIGURES

xvi

Rsum (Summary in French)

1

CHAPTER 1

RSUM (SUMMARY INFRENCH)

1.1 Contexte Scientifique

1.1.1 Les chanes logistiques

Une chane logistique est lensemble de toutes les activits lies directement ouindirectement la cration dun produit ou dun service, afin de satisfaire la demandedes clients. Une chane logistique peut tre constitue par un ou plusieurs acteurs.On peut citer : les fournisseurs, les fabricants, les distributeurs, les dtaillants et lesclients, etc. La figure 1.1 illustre un modle de chane logistique.

A lintrieur dune chaine logistique, chaque acteur cherche a maximiser sarentabilit. Lobjectif dune chane logistique est donc de procurer une rentabil-it maximale tous ces acteurs. Avec la mondialisation, la comptition entre lesentreprises est accrue. Afin de maintenir ou de renforcer leur position sur le march,les socits doivent assurer :

1. une satisfaction client de haut niveau,

2. un cot le plus bas possible,

3. un dlai le plus court.

3

Rsum

Figure 1.1: Un modle de chane logistique

Cependant, ces objectifs sont souvent antagonistes. Par exemple, (2) impliquedavoir un minimum de stock, alors que (3) demande davoir un stock maximal pourla satisfaction client.

Les principaux facteurs cls pour raliser ces objectifs (1),(2),(3) sont :

- la qualit de linformation,

- la fiabilit de linventaire,

- le contrle physique des stocks.

La qualit de linformation :

Afin de rpondre efficacement la demande client, les acteurs de la chane doiventavoir le bon produit, au bon endroit et au bon moment. Pour ce faire, il est trsimportant davoir un systme fournissant des informations fiables. Une bonne in-formation permet de ne pas se tromper de produit, davoir la bonne information surla place gographique du produit, et ainsi de rduire le temps de dplacement. Laqualit de linformation est donc un lment critique. Il existe diffrentes technolo-gies permettant dobtenir des informations fiables et en temps rel sur toutes lesactivits et les donnes des chanes logistiques.

La fiabilit de linventaire :

4

Rsum

La plupart des entreprises utilisent les systmes dinformation pour avoir unebonne visibilit de produits. Mais la performance de ces systmes dinformationest fortement dpendante de la frquence des mises jour. Il y a alors un cartentre le niveau de stock informatis et celui des stocks rels. Cet cart reprsente lafiabilit de linventaire. Il existe plusieurs causes cet inexactitude de linventaire.On peut citer entre autres: les erreurs de lecture, de livraison, ou de facturation, lesfraudes, les vols, les produits mal placs, abms ou prims. Les consquences deces inexactitudes ne sont pas des moindres. La plus importante est la rupture destock (inattendu), causant ainsi une perte financire (perte du potentiel de vente,donc diminution des profits), mais aussi une perte du niveau de service (non respectdes dlais).

Le contrle physique des stocks :

Nous venons de voir ci-dessus les effets de linexactitude de stock sur la chanelogistique. Il est donc trs important daligner le niveau de linventaire des stocks(informatiquement) avec celui des stocks rels. Un moyen trs efficace est de fairele contrle physique des stocks (rel). Cependant, comme dit plus haut, une bonnefrquence de mise jour nest pas assure avec les technologies didentificationactuelles (par exemple, les codes-barres) (temps considrablement long ou cotoprationnel lev).

Au vu de ces 3 points cls, nous pouvons dire que pour amliorer les perfor-mances, il faut avoir des informations correctes, en temps rel ainsi quune bonne vis-ibilit des stocks. Au cours de ces dernires annes, les technologies didentificationpar radiofrquence (RFID) ont prsent un intrt considrable comme solutionspossibles des problmes de chane logistique.

1.1.2 Les technologies RFID

1.1.2.1 Quest-ce que la RFID ?

Cest une des technologies didentification automatique qui fonctionne sans con-tact par des frquences radio. Un systme RFID est compos de trois lments:

- Un tag ou tiquette form dune puce relie une antenne. Selon le besoindes utilisateurs des technologies RFID, il est possible de tagger les objets auxniveaux des produits, des palettes, ou des moyens de transport.

5

Rsum

- Un lecteur permettant lmission ou la rception dinformations par signalradio. Les lecteurs peuvent tre fixes ou mobiles.

- Un Middleware, qui contrle et filtre les donnes rcoltes par les lecteurs.Cest linterface entre les donnes rcoltes et les systmes dinformation delentreprise.

1.1.2.2 Pourquoi les technologies RFID sont-elles considres commeune solution possible ?

Les technologies RFID prsentent des avantages en comparaison aux technologiesdidentification actuelles.

Meilleure identification individuelle :Chaque puce RFID peut contenir un code unique qui permet didentifier chaque

produit. On a ainsi une visibilit complte des produits dans la chane logistique.Tandis que les codes-barres permettent didentifier une seule classe de produits (ca-pacit didentification limite).

Meilleure flexibilit de stockage :Il est possible de modifier les donnes pendant la vie de la puce. Les tiquettes

RFID proposent des applications efficaces pour suivre et enregistrer les diffrentescaractristiques dun produit pendant son cycle de vie. Les donnes des codes-barresne peuvent pas tre changes une fois quelles sont imprimes.

Information en temps rel et meilleure ergonomie :Les technologies RFID fournissent une communication sans contact et en temps

rel. Avec le processus de lecture par RFID, la frquence des mises jour estraccourcie (moins de temps pour lire tous les produits). Le fait dtre sans contact,permet de lire plusieurs objets la fois, alors quavec une technologie de type codes-barres, il nest possible de lire quun objet la fois. Cette limitation du code barresest due son mode de lecture (le code barres doit tre vue par loprateur).

Pour conclure, les avantages principaux de RFID sur des technologies de codifi-cation barres sont :

Identification:

- Possibilit didentification individuelle des articles plutt que des classesdarticles,

- Capacit de stocker plus de donnes,- Possibilit de modifier les donnes.

6

Rsum

Communication:

- Sans contact,- Capacit de lecture multiple en parallle,- Aucune ligne de vue exige.

Grace leurs caractristiques avances didentification et de communication, lestechnologies RFID peuvent fournir des informations correctes et en temps rel. Ellespeuvent ainsi amliorer la valeur des informations, diminuer linexactitude de stocket faciliter le contrle physique des stocks.

Les technologies RFID apportent de nombreux avantages dans les chanes logis-tiques. Par contre, elles ne sont pas encore communes dans les entreprises.

1.1.2.3 Pourquoi observe-t-on quelques rticences lintgration destechnologies RFID ?

Les socits hsitent intgrer les technologies RFID dans leurs systmes pourdes raisons conomiques et techniques.

Contraintes conomiques :Lintgration dune nouvelle technologie exige des investissements considrables.

Dautre part, elles sont toujours plus chres que les technologies didentificationactuelles.

Contraintes techniques :Les environnements mtalliques et liquides perturbent le fonctionnement de lec-

ture. De plus, le manque de standards internationaux est un autre inconvnient(diffrentes normes et frquences entre lEurope et les Etas Unis).

Ainsi, ces obstacles rendent difficiles le dploiement massif des technologies RFIDdans les entreprises et la comparaison entre avantages et incovnients de ces tech-nologies.

1.2 Objectif de la thse et aperu des contributions

Dans cette thse, nous nous concentrons sur lintgration des technologies RFIDdans les chanes logistiques. La littrature dans ce domaine contient de nombreusestudes qualitatives et quantitatives. En examinant la littrature nous constatonsquil y a quatre approches principales :

7

Rsum

- La plupart des publications considre les technologies RFID comme une tech-nologie parfaite qui peut liminer tous les problmes de la chane logistique :Une technologie efficace 100%.

- Nous remarquons aussi que ces tudes sont limites pour donner une analysecomplte de limpact des technologies RFID sur les chanes logistiques. Laplupart des tudes simplifie les chanes logistiques : un niveau, une priode,un type de produit, etc.

- La plupart des tudes dveloppe les modles analytiques comme la mthodepour analyser limpact des technologies RFID dans les chanes logistiques. Cesmodles ne sont pas capables de fournir une analyse dynamique, ainsi ne sontpas efficaces en temps rel.

- Nous observons que la plupart des tudes considre lintgration des technolo-gies RFID comme remplacement pur et simple des codes-barres. Or, la chanelogistique et tous les processus ont t conus pendant de longues annes parrapport aux caractristiques et aux faons de fonctionner des technologiesactuelles comme les codes-barres.

Dans cette thse, nous considrons les technologies RFID comme non parfaites.Suivant les systmes RFID mis en place on obtient des efficacits diffrentes. Pardes modles analytiques et de simulation, nous analysons comment les technolo-gies RFID affectent la performance des chanes logistiques en termes de satisfactionclient, de niveaux de stock, de nombre de transport, etc. Dautre part, nous nousconcentrons sur lanalyse conomique, particulirement les analyses de ROI (ReturnOn Investment) pour comparer les avantages obtenus par des technologies RFIDavec les cots associs lintgration. Nous analysons aussi comment les avantagesdes RFID peuvent tre amliors dans des chanes logistiques. Nous comparons lesimpacts dintgration des technologies RFID aux chanes logistiques en remplaantjuste les technologies didentification actuelles et en rorganisant des chanes logis-tiques utilisant les nouvelles possibilits fournies par des technologies RFID.

Dans cette tude, nous abordons la mise en uvre des technologies RFID, parles questions suivantes :

- Comment peuvent-elles affecter les performances des chanes logistiques entermes de satisfaction client, de gestion de stock, etc. ?

- Quels facteurs peuvent influencer leur performance dans les chanes logistiques?

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- Quelle technologie est la plus efficace pour un certain type de produit ?

- Quel est le ROI pour les socits ?

- Quel est leur cot critique (cot variable + cot fixe) pour certains types deproduit ?

- Comment les acteurs de la chane logistique peuvent-ils amliorer le profitobtenu ?

- Quels changements peuvent tre effectus au niveau de lorganisation et dufonctionnement des chanes logistiques dans le but damliorer leurs avantages?

1.3 Plan de lecture

Cette thse est organise comme suit :Le premier chapitre correspond la description du contexte scientifique et des

principaux axes des technologies RFID. Nous rappelons brivement les principesdune chane logistique et de fonctionnement dun systme simple bas sur la RFID.Nous discutons aussi des capacits potentielles et des limitations des technologiesRFID dans les chanes logistiques.

Le chapitre 2 propose un tat de lart sur les impacts de technologies RFID dansles chanes logistiques. On considre la littrature en deux groupes principaux; pa-piers contenu-orients et articles mthode-orients. Linexactitude dinventaire,leffet de bullwhip et les stratgies de rapprovisionnement sont les sujets princi-paux traits dans la littrature. Les modles analytiques, les simulations, les tudesde cas et les exprimentations sont les mthodes principalement utilises dans lalittrature. Nous prsentons aussi les travaux dveloppant une analyse conomiquedes technologies RFID par lanalyse du ROI.

Le chapitre 3 prsente un modle analytique afin dvaluer les impacts des RFIDsur la gestion des stocks. Nous comparons deux modles de vendeur de journaux.Le problme de vendeur de journaux est un modle analytique classique qui seconcentre sur des articles saisonniers avec des cycles de vie courts ou des demandessaisonnires. Un vendeur de journaux dtermine chaque jour combien de copies dunjournal doivent tre achetes, (chaque copie vendue fournissant un bnfice et chaquecopie non vendue causant une perte [32]). Ainsi, lobjectif principal de ce modle estde dcider la quantit de commande optimale pour maximiser le bnfice. Dans lamodlisation du vendeur de journaux, les dcisions de commande sont faites avant

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la saison de vente. Le vendeur doit empcher deux situations : le surstock et larupture de stock. Si la quantit de commande est suprieure celle de la demande,toutes les marchandises non vendues la fin de la saison de vente sont vendues un prix au-dessous du prix de vente. La demande insatisfaite correspond aux ventesperdues et il y a un cot de pnalit. Notre premier modle de vendeur de journauxest dvelopp pour analyser un systme de stock une priode contenant plusieurserreurs de chane logistique. Ces erreurs causent des ruptures de stock et diminuentainsi le niveau de service clients et les ventes. Le deuxime modle est bas surle premier modle, en intgrant diffrents systmes RFID pour valuer leur impactconomique sur la gestion de stock.

Dans le chapitre 4, nous prsentons une tude dune chane logistique troisniveaux par simulation vnements discrets. Cette chane contient un fabricant,un centre de distribution et un dtaillant. Nous considrons trois produits qui ontdes prix et des demandes de client diffrents. Les produits sont approvisionnspar la stratgie ; le point de commande (s) et la quantit conomique de commande(EOQ). Dans cette chane, le stock peut tre erron cause des diffrentes erreurs dechane logistique. Ces erreurs causent linexactitude dapprovisionnement, la faiblesatisfaction client, les longs dlais de livraison, etc. Nous considrons lintgrationde diverses technologies RFID avec diffrents niveaux dutilisation pour un produitou pour les produits multiples. Nous aspirons dabord analyser les impacts de laRFID sur le fonctionnement et lconomie de la chane logistique. Nous comparonsensuite les effets dune intgration simple des technologies RFID et de rorganisationdes chanes logistiques. Nous utilisons la simulation par vnements discrts pouranalyser les impacts des RFID sur le fonctionnement et les effets conomique de lachane logistique pour chaque cas.

On donne la conclusion et des perspectives dans le dernier chapitre. Nous abor-dons les impacts des RFID sur des chanes logistiques et une vue densemble des dfiset des avantages de lintgration des technologies RFID dans des chanes logistiques.

1.4 Simulation dune chane logistique trois niveaux

Nous considrons une chane logistique trois niveaux avec un producteur, undistributeur et un dtaillant. Le niveau de dtaillant correspond en ralit deuxniveaux de stockage : la rserve et lespace de vente du magasin.

La Figure 1.2 reprsente la chane logistique considre. Les clients prennentune certaine quantit de produits des tagres du dtaillant. Le dtaillant passecommande au distributeur et stocke les produits reus dans la rserve du magasin.Le dtaillant peut satisfaire les demandes client tant que les articles sont disponibles

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sur les rayons. La capacit de stock des tagres est limite. Les tagres sontremplies suivant une politique de point de commande ou par des requttes desclients quand il y a rupture de stock. Au niveau suprieur, le distributeur fournit lesproduits du fabricant pour satisfaire les demandes du dtaillant. Nous supposonsque le fabricant na pas de contraintes de capacit de stock et peut ainsi toujourssatisfaire les commandes du distributeur.

Figure 1.2: La chane logistique

Dans les chanes logistiques, plusieurs types derreurs sur les stocks peuventarriver. Dans cette tude, nous nous sommes principalement intresss aux erreurstelles que les vols, les produits mal placs, les articles indisponibles (abms, prims,etc.) et les erreurs de livraison. Ces erreurs incitent de fausses informations sur lestock qui influencent la performance et lconomie des chanes logistiques en augmen-tant les ruptures de stock, les ventes perdues, les dlais de livraison en diminuantainsi la satisfaction client. Chaque acteur contrle ses niveaux de stock par uncomptage physique pour aligner les niveaux de stock rel aux donnes informatises.La frquence de comptage est dfinie chaque niveau de stockage selon plusieursfacteurs comme les proprits de produits, la dure dinexactitude de stock (lcartentre le niveau de stock informatis et celui des stocks rels) et le temps et le cotde ce comptage.

1.4.1 Produits

Trois produits sont analyss, avec des prix diffrents et des demandes diffrentesde client (cf. figure 1.3). Pour analyser leur importance, nous avons utilis lamthode de classification ABC. La classification darticles est excute sur leur valeur

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annuelle et peut varier dune socit un autre. Il y a trois groupes darticles; A (trsimportant), B (modrment important) et C (peu important). A titre dillustration,les produits lectromnagers sont de type A, les produits de beaut et de sant sontde type B et les produits de consommation courante sont de type C.

Figure 1.3: Exemple de la demande et prix des produits A, B et C

1.4.2 La politique de rapprovisionnement

Nous considrons que le dtaillant et le distributeur fixent le point de commande(s) et la quantit de commande conomique (EOQ) dapprovisionnement des stocksafin de satisfaire la demande client avec un minimum de cot de stockage et detransport. Le s dpend de la demande, du dlai de livraison et du stock de scurit.Le stock de scurit est linventaire supplmentaire pour la protection du systmecontre les ruptures de stock possibles cause de la variabilit des demandes et desdlais de livraison. LEOQ dpend du cot de commande, du cot de stockage etde la demande annuelle pour chaque produit.

Les valeurs du point de la commande (s) et de la quantit conomique de lacommande (EOQ) sont calcules pour des produits A, B et C et prsentes dans letableau 1.1. Ces paramtres influencent la performance des chanes logistiques.

1.4.3 Modlisation de la chane logistique

Dans cette section nous modlisons le problme dcrit ci-dessus en donnant lesparamtres de simulation.

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Produits A B CEtagre s 1 2 4

EOQ 6 20 50Rserve du magasin s 10 50 100

EOQ 140 1000 2600Centre de distribution s 20 100 200

EOQ 440 3050 8300

Table 1.1: Valeur des points de commande (s) et des quantits conomiques de lacommande (EOQ) pour des produits A, B et C

1.4.3.1 La demande du client

Nous prsentons ici le modle du comportement dun consommateur lors delacquisition du produit. Dans notre exemple, le dtaillant est ouvert 288 jours paran (de 9h00 21h00) et les clients viennent au magasin pour acheter des produits A,B ou C. Nous considrons que les temps darrive entre deux clients sont exponen-tiellement distribus avec les moyennes 60 min, 10 min et 5 min pour respectivementles produits A, B et C.

Le client qui vient au magasin, va aux tagres pour chercher le produit.

Si le client trouve le produit sur le rayon, il le prend et va la caisse pour lepayer.

Lors dune rupture de stock le client ne peut pas trouver le produit sur lestagres.

Il peut quitter le magasin sans acheter le produit. Il peut chercher un employ pour demander le remplissage du rayon.

Les clients peuvent choisir dattendre jusqu ce que les tagres soientremplies. Nous considrons que le pourcentage de clients prts attendrele remplissage est diffrent pour chaque produit (60 % pour A, 50 % pourB et 40 % pour C).

Il peut quitter le magasin aprs un certain temps dattente. Nous consid-rons que les clients attendent au maximum 10 min pour le remplissagedu rayon.

Le niveau de stock physique des tagres diminue quand les clients prennent desproduits, mais le niveau de stock dans le systme informatis diminue seulementquand les clients payent pour le produit la caisse.

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1.4.3.2 Le rapprovisionnement des stocks

Le dtaillant remplit automatiquement les rayons selon les donnes dans le sys-tme dinformation sur les niveaux de stock. Le dtaillant ne peut pas automa-tiquement dtecter les erreurs : diffrences entre le niveau de stock rel et celui dusystme informatis qui peut causer les ruptures de stock. Dans le cas de rupture destock sur rayon, les clients peuvent chercher un employ pour demander le produit.

Si le client trouve un employ, ltagre correspondante peut ainsi tre rempliepar les informations qui viennent du client donnes lemploy.

Sinon, Il quitte le magasin sans acheter le produit.

Les rayons peuvent tre remplis tant que les articles sont disponibles dans larserve du magasin. Aprs chaque remplissage dtagre, le dtaillant dcide decommander les produits suivant la politique de commande (s, EOQ) base sur lesdonnes du systme dinformation relative aux niveaux de stock.

Dans le centre de distribution, la procdure dapprovisionnement est semblable celle de la rserve du magasin. On commande automatiquement des produits dufabricant sous une politique (s, EOQ) pour satisfaire les commandes du dtaillant.Nous supposons que le fabricant na aucune contrainte de capacit de production etpeut ainsi toujours livrer les produits au centre de distribution.

1.4.3.3 Le contrle physique des stocks

Le dtaillant et le distributeur mettent jour leurs donnes sur les niveaux destock dans le systme dinformation quand ils ont des ruptures de stock ou par uncontrle des stocks physiques quils excutent priodiquement sur une dure fixe. Lafrquence du contrle des stocks dpend des caractristiques du produit, de la duredinexactitude de stock dans le systme et le temps de comptage, etc. Les processusde gestion des stocks chaque niveau de stockage sont raliss priodiquement.

Le temps de contrle des stocks dpend du niveau de stock et la taille de produits.Les acteurs de la chane logistique essayent de trouver la priode optimale du contrledu stock avec des contraintes de temps et de cot dinventaire.

1.4.3.4 Les erreurs de la chane logistique

Dans notre modle global de la chane logistique, nous prenons en compte dif-frents types derreurs : vols, produits mal placs, articles indisponibles (abms,

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prims, etc.) et les erreurs de livraison. Ces erreurs impliquent une diffrence entrele niveau de stock rel et le niveau de stock du systme dinformation ce qui peutmener aux ruptures de stock. Nous classifions ces erreurs en deux groupes et lesprsentons dans le tableau 1.2.

Groupe Classe O ? Comment ? Combien ?Magasin Externe -

Vols Rserve du magasin Interne - -Distributeur Interne - - -

Produits Magasin Externe -Shrinkage mal placs Rserve du magasin Interne - - - - -

Distributeur Interne - - - - - - - -Produits prims Magasin Unit -

ou abims Rserve du magasin Palette - - - - -Distributeur Palette - - - - - - - -

Distributeur Palette - - - - - - - -Rserve du magasin

Livraison Distributeur Palette +++++++dsire Rserve du magasin

Livraison Distributeur Camion 0Rserve du magasin

Livraison Distributeur Camion +++++++alatoire Rserve du magasin +++++++

Table 1.2: Classification des erreurs dans une chane logistique

Les erreurs de shrinkage (vols, produits mal placs et articlesindisponibles)

Dans notre modle nous diffrencions les erreurs dues aux clients (externe) et leserreurs dues aux employs (interne). Dans le magasin, les vols et les produits malplacs sont considrs comme des erreurs dues au comportement du client. Le clientqui vient au magasin va aux tagres pour chercher le produit.

Si le client trouve le produit sur les tagres, il le prend et peut ensuite agirde trois faons.

Il peut aller la caisse pour acheter le produit (client satisfait),

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il peut changer davis et mettre le produit sur une autre tagre dans lemagasin (produit mal plac),

il peut voler le produit (vol).

Sil ne trouve pas le produit,

il peut quitter le magasin sans acheter le produit (client pas satisfait) ou

il peut chercher un employ pour demander le remplissage dtagre.

Les mmes erreurs arrivent aussi dans la rserve du magasin. Nous considronsque les produits peuvent tre mal placs ou vols par des employs. De l, il peut yavoir des ruptures de stock dans la rserve du magasin, qui peut augmenter le retardde remplissage dtagre et mener la perte de ventes potentielles. Dans le centrede distribution, les mmes erreurs peuvent arriver. Ces erreurs sont gnralementcauses par les salaris du distributeur.

Les ruptures de stock peuvent arriver cause de ces erreurs. Dans cette tude,nous fixons les paramtres de simulation pour ces erreurs et nous nous concentronssur ces paramtres. Ces paramtres dpendent de plusieurs facteurs, comme lescaractristiques des produits et des chanes logistiques. Mais dautres paramtrespeuvent influencer la performance de la chane logistique.

Les erreurs de livraison

Les erreurs de livraison constituent un autre type derreurs des chanes logistiqueset peuvent causer des ruptures de stock. Elles peuvent arriver pendant toutes leslivraisons entre chaque emplacement de stock. Nous considrons que les acteurs dela chane logistique commandent des produits leur fournisseur par une politique(s, Q) utilisant les donnes du systme dinformation sur les niveaux de stock. Leproducteur livre les produits au distributeur, le distributeur livre au dtaillant etles produits sont livrs de la rserve du magasin aux rayons. Nous considronsque les erreurs de livraison peuvent arriver de deux faons principales; pendant deslivraisons planifies et pendant des livraisons non planifies.

Quand un acteur commande les produits son fournisseur, il y a quatre possi-bilits :

il peut recevoir exactement le nombre de produits quil a commands,

il peut recevoir moins de produits que la quantit demande,

il peut recevoir plus de produits que la quantit demande,

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ou il ne reoit pas de produit aprs un certain temps dattente.

Les acteurs peuvent ragir diffremment :

Quand un acteur reoit exactement les produits commands, il ny a aucuneerreur, il accepte la quantit reue.

Dans le cas des erreurs de livraison, nous supposons que les acteurs ne peuventpas toujours dtecter ces erreurs.

Si un acteur ne remarque pas la diffrence de quantit, il considre quila reu la quantit commande.

Sil remarque la diffrence de quantit, les acteurs peuvent ragir ceserreurs.

De mme il acceptera la quantit reue si cest plus petit que laquantit demande. Pour corriger lerreur, lacteur peut commanderplus tt la livraison suivante.

Quand il reoit plus de produits que la quantit demande, il doitprendre une dcision pour accepter ou pas les produits en surplus. Si aprs la livraison, le niveau de stock rel ne dpasse pas leniveau de stock maximal, il acceptera la quantit dlivre.

Si cette valeur est plus grande que le niveau de stock maximal,il refusera les produits en surplus. Chaque acteur a dj dfini leniveau de stock maximal pour chaque produit.

Une autre erreur de livraison peut arriver si le fournisseur oublie ou ignore lacommande. Si lacteur ne reoit pas de produits aprs un certain temps dattente,il annulera la commande et fera une nouvelle commande. Des temps dattentemaximaux ont t dfinis pour chaque acteur selon la moyenne des dlais de livraison.

Nous considrons un autre type derreur. Les fournisseurs peuvent livrer parerreur quelques produits bien que leurs clients naient pas command les produits.Il y a diffrentes possibilits ; les produits livrs peuvent intresser les clients, ou lesproduits ne concernent pas les clients.

Si le client est intress par le produit livr, il peut accepter la livraison selonson niveau de stock.

Si la somme du niveau de stock et les produits reus ne dpasse pas leniveau de stock maximal, il acceptera la quantit reue.

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Si cette valeur est au-dessus du niveau de stock maximal, il rendra lesproduits en surplus.

Si les produits livrs nintressent pas le client, il refusera la livraison.

Dans cette tude, nous fixons les paramtres de simulation pour les erreurs delivraison et nous nous concentrons sur ces paramtres.

1.4.4 Lintgration des technologies RFID dans les chaneslogistiques

Pour analyser les impacts des RFID sur les chanes logistiques, nous intgronsdiffrentes technologies au systme actuel. Nous nous concentrons sur cinq mises enuvre diffrentes;

en boucle ferme,

au niveau des palettes,

au niveau des produits,

au niveau des produits avec plus de lecteurs,

au niveau des produits avec des tagres intelligentes.

Dans cette section, lintgration des technologies RFID considre la remplace-ment des technologies actuelles didentification (cest--dire des codes barres). Nousdfinirons six scnarios de simulation pour valuer limpact des mises en uvre desdiverses technologies RFID.

1.4.4.1 Diffrents scnarios

Comme nous lavons dj mentionn, divers systmes RFID peuvent tre obtenusen combinant diffrentes tiquettes, lecteurs, frquences, niveaux de marquage, etc.Le cot et le bnfice potentiel de chaque systme peuvent changer. Nous consid-rons 6 diffrents scnarios qui reprsentent diffrentes technologies diffrents cotset fficacits. La figure 1.4 illustre nos scnarios.

Scnario 1 : Systme actuel, code barresDans le premier scnario, la technologie classique de codes barres est utilise

pour identifier les produits. Ce scnario correspond au systme actuel.

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Figure 1.4: Les scnarios

Scnario 2 : RFID en boucle fermDes botes rutilisables contenant des tiquettes RFID sont utilises seulement

pendant le processus de livraison entre le producteur, le distributeur et le dtaillantet sont renvoyes lexpditeur initial. Nous considrons que ces botes peuventcontenir 10 articles de produit A, 50 articles de produit B ou 100 articles de produitC et il y a 175 botes pour le produit A, 244 pour le produit B et 238 pour le produitC. Les nombres de botes sont calculs pour assurer que toutes les livraisons peuventtre ralises en mme temps.

Scnario 3 : RFID au niveau palettesLes palettes sont prpars par le fabricant et chaque palette peut contenir 20

articles de produit A, 100 articles de produit B ou 200 articles de produit C. Latechnologie RFID dans ce scnario peut amliorer la visibilit et la traabilit despalettes du fabricant au dtaillant. Il peut diminuer les erreurs de livraison et peutrduire les vols, les produits mal placs et les articles indisponibles dans la rservedu magasin et au centre de distribution. Cependant, cette technologie ne peut pasaffecter les erreurs dans le magasin, car les palettes sont ouvertes dans la rserve dumagasin pour remplir des tagres. Dans ce scnario, la technologie RFID ne peutpas identifier des produits lextrieur des palettes. Ainsi, la visibilit des articlesdans le magasin ne change pas et le dtaillant a toujours les mmes erreurs dans lemagasin. Dautre part, comme les technologies RFID acclrent le contrle physiquedes stocks, les acteurs de la chane logistique peuvent augmenter la frquence de

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contrle des stocks physiques pour ajuster linventaire dans la rserve du magasinet au centre de distribution.

Scnario 4 : RFID au niveau produitLa visibilit des articles peut seffectuer dans ce cas dans le magasin. Les niveaux

de stock peuvent tre vrifis frquemment dans la chane logistique complte. Cettetechnologie est capable de diminuer tous les types derreurs rencontrs dans la chanelogistique.

Scnario 5 : RFID au niveau produit avec plus de lecteursDans ce scnario, nous considrons un system RFID au niveau des articles qui

contient deux fois plus de lecteurs que dans le scnario 4 et ainsi qui est plus efficaceque le systme RFID du Scnario 4.

Scnario 6 : RFID au niveau produit avec smart shelvesNous ajoutons des tagres intelligentes au scnario 5. Ces tagres peuvent faire

linventaire frquemment (par exemple chaque minute) et automatiquement. Cettetechnologie fournit ainsi les informations en temps rel au niveau de larticle dansle magasin.

1.4.5 Intgration simple des technologies RFID dans les chaneslogistiques

Tous les scnarios sont simuls avec le logiciel Arena (version 11) pour chaqueproduit sparment sur trois ans et sont rpts 100 fois pour stabiliser les modles.Nous prsentons dabord les indicateurs de performance qui sont utiliss pour anal-yser les impacts des technologies RFID sur les modles tudis. Ensuite, les rsultatset les analyses de retour sur investissement (ROI) sont analyss sparment.

1.4.5.1 Les indicateurs de performance de la RFID sur la chane logis-tique

Pour analyser les simulations, nous nous basons sur les indicateurs de perfor-mance correspondant aux quantits suivantes :

nombre de tags utiliss,

nombre de ventes,

nombre de ventes perdues,

nombre de produits perdus,

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nombre de livraisons entre le fabricant, le distributeur et le dtaillant,

nombre dinventaires,

niveaux de stocks chez le distributeur et le dtaillant.

Nous analysons ces indicateurs de performance pour rpondre deux questions :

Comment les technologies RFID influencent la performance de la chane logis-tique,

Quels sont leurs impacts conomiques ?

Influence des RFID sur la performance des chanes logistiques

Les RFID peuvent amliorer les processus oprationnels comme la rception et laprparation des produits, lapprovisionnement des stocks, la livraison, linventaire,etc. Elles peuvent aussi diminuer les erreurs dans la chane logistique. Ces amlio-rations aident augmenter le nombre de produits vendus et diminuer le nombre desclients non satisfaits qui quittent le magasin sans acheter le produit en rduisant larupture de stock.

Limpact des technologies RFID peut tre valu en utilisant une mesure de sat-isfaction client exprime en pourcentage, comme le nombre de clients qui achtent enralit le produit (les clients satisfaits) compar au nombre de clients potentiels quiveulent acheter le produit (nombre des clients satisfaits et des clients non satisfaits).

Impacts conomiques des technologies RFID

Pour analyser les impacts conomiques de chaque technologie, les profits totauxde la chane logistique peuvent tre compars. Nous pouvons calculer les profits parle revenu moins les cots des articles vols et des articles indisponibles, les cots delivraison, les cots de stock, les cots des inventaires, les cots des technologiqueset autres cots fixes de la chane logistique.

Les acteurs de la chane logistique peuvent tirer profit tant quils vendent desproduits.

Le cot darticles perdus est calcul par le nombre des articles perdus dans lachane logistique cause du vol et des articles indisponibles la vente (les produits

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abms, prims, etc.). Sil y a des articles perdus dans le systme, les acteursperdraient les prix dachat de ces produits.

Pour chaque livraison, les acteurs payent un cot de livraison. Le cot de lalivraison augmente par les retours de livraison qui arrivent cause des erreurs delivraison.

Il y a un cot de stockage pour chaque produit stock dans la chane logistique.Pour chaque contrle physique des stocks, les acteurs payent un cot qui dpend

du temps de comptage des stocks et du nombre demploys utiliss pour fairelinventaire.

Tous les paramtres qui sont utiliss pour calculer le bnfice (le prix de vente,le prix dachat, le cot unitaire de livraison, le cot unitaire de stockage, le cotunitaire dinventaire) dpendent des caractristiques des produits et de la chanelogistique. Nous dfinissons ces paramtres pour le modle initial. Nous croyonsque ces paramtres peuvent significativement influencer le bnfice de la chanelogistique. De l, changer ces paramtres est important afin dvaluer les impactsdes technologies RFID sur le bnfice dune chane logistique.

Lintgration des technologies RFID a deux principaux composants de cot; uncot unitaire dtiquettes RFID et un cot fixe pour la mise en uvre de la technolo-gie (antennes, lecteurs manuels, lecteurs fixes, tagres intelligentes, etc). Les cotsvariables des technologies RFID dpendent du cot unitaire dtiquettes RFID et lenombre darticles tiquets. Dans notre modle nous supposons que nous utilisonsle mme type dtiquettes pour la RFID en boucle ferme et la RFID au niveau despalettes dans des Scnarios 2 et 3 et un autre type dtiquette pour le marquage auniveau produit dans des Scnarios 4, 5 et 6. Les cots unitaires des tiquettes RFIDet les cots fixes de technologies RFID ont t valus selon le march des RFID.

1.4.5.2 Rsultats et analyses des simulations

La figure 1.5 montre la variation de satisfaction des clients et lvolution desprofits selon les six scnarios considrs. Les volutions de la satisfaction de clientet du profit sont prsentes pour les produits A, B et C. Pour observer limpact dechaque technologie RFID sur les profits, le scnario 1 tant pris comme rfrence, lesautres scnarios sont valus en pourcentage de celui-ci, du point de vue du profit(fig 1.5b).

La figure 1.5a prsente la satisfaction de client pour les produits A, B et C. Cegraphique montre que la satisfaction de client pour les produits A, B et C augmenterespectivement de 93.2 % 96.1 %, de 87 % 91.8 % et de 86.5 % 93.2 %. Nous

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(a) Satisfaction de client (b) Evolution de profit

Figure 1.5: Limpact de lintgration des technologies RFID : Produits A, B et C

remarquons que laugmentation de satisfaction de client pour produit A est plusfaible que pour les produits B et C intgration des technologies RFID. Cela signifieque dans le modle initial le vendeur assure une haute satisfaction de client pour lesproduits A car ces types de produits sont les produits forte valeur ajout. Nousobservons galement quil existe deux augmentations remarquables de satisfactionde client pour tous les produits; remplacement des codes barres avec la technologieRFID en boucle ferme et par lintgration des technologies RFID au niveau desproduits. Dautre part, les satisfactions de client pour les scnarios 2 et 3 sont trsproches. Cela signifie que lintgration des RFID au niveau des palettes ninfluencepas la satisfaction de client. De mme, lintgration dtagres intelligentes nest pasintressant pour augmenter la satisfaction des clients.

Dans la figure 1.5b, nous observons que lintgration de la RFID en boucle fermeaugmente les profits pour tous les produits. Les profits obtenus par lintgrationde la RFID au niveau de palette sont trs proches des profits obtenus par uneRFID en boucle ferme pour tous les produits A, B et C. Donc, lintgration desRFID au niveau des palettes nest pas intressant. Nous remarquons aussi que latechnologie RFID intgre au niveau de larticle est rentable pour les produits A etB, bien que cette technologie ne puisse pas compenser ses cots pour un produitbon march comme le produit C. Par la Figure 1.5b, nous notons que lintgrationdune technologie RFID plus efficace (le Scnario 5) augmente les profits de chaqueproduit. Cependant, cette technologie nest toujours pas rentable pour le produit C.

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Dautre part, nous observons quen utilisant des tagres intelligentes, le Scnario6 nest pas rentable pour les produits A, B et C sur trois ans. Cependant, commementionn prcdemment, cette technologie augmente la satisfaction de client parlaugmentation de la vente et la diminution des ventes perdues. cause du hautcot des tagres intelligentes, le revenu supplmentaire ne compense pas les cotstechnologiques.

1.4.5.3 Les analyses ROI

Les rsultats de simulation de lintgration des technologies RFID et rorgani-sation des chanes par les RFID montrent que celles-ci peuvent augmenter la satis-faction de client et le profit des chanes logistiques. Cependant, les mises en uvrerelles exigent des investissements significatifs pour les socits parce que les sys-tmes RFID sont toujours plus chers que les systmes didentification actuels. Avantde dcider lintgration de ces technologies dans leurs systmes, les socits doiventanalyser les ROI pour valuer leur rentabilit.

Dans cette tude nous utilisons notre approche de simulation pour valuer danscombien de temps les technologies RFID peut compenser linvestissement significatif.Nous avons simul chaque scnario sparment pour tous les produits pour desdures de 3 ans et 5 ans pour valuer dans lequel des scnarios intgrant RFID destechnologies deviennent rentables.

Nous analysons le ROI du remplacement des systmes actuels par des technolo-gies RFID. La figure 1.6 montre lvolution du bnfice pour les produits A, B, Cpour diffrents horizons de temps et pour les 6 scnarios.

Dans la figure 1.6, nous observons que les applications RFID dans tous les sc-narios sauf le dernier peuvent tre rentables pour les produits A et B en trois ans.La mise en uvre de la RFID dans le Scnario 6 (ltagre intelligente) ne peut pascompenser les cots de cette technologie et nest pas rentable dans les trois ans pourtout les produits A, B, C tandis que cette technologie devient profitable pour desproduits A et B dans les cinq ans. Il ne peut pas toujours compenser linvestissementpour les produits C, mme en cinq ans.

Les analyses ROI montrent que chaque intgration des technologies RFID exigedes priodes diffrentes par produit pour devenir rentable.

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(a) Lvolution de profit dans 3 ans (b) Lvolution de profit dans 5 ans

Figure 1.6: Simulations de 3 et de 5 annes : produits A, B et C

1.4.6 Rorganisation des chanes logistiques par les technolo-gies RFID

Les rsultats de lintgration des technologies RFID dans les chanes logistiquesmontrent que, en amliorant lexactitude, lefficacit et la vitesse de processus, lestechnologies RFID augmentent la satisfaction de client, rduisent des cots opra-tionnels comme le stockage et la distribution et augmentent des ventes en empchantdes ruptures de stock. Les chanes logistiques sont en ralit conues et organisesselon les proprits des technologies actuelles. Les nouvelles fonctions des RFIDpeuvent aider augmenter lefficacit des chanes logistiques en soutenant leur ror-ganisation. Nous considrons que la ringnierie des chanes logistiques peut trefaite trois niveaux; oprationnel, tactique et stratgique.

La rorganisation des chanes logistiques au niveau oprationnel consiste en lamodification en dcisions doprations qui sont prises par semaine ou quotidien-nement. Lobjectif de ce type de rorganisation est doptimiser le fonctionnementde la chane logistique rapidement et aussi bon march que possible par les modifica-tions simples des dcisions oprationnelles. Nous proposons la rduction du pointde commande pour la rorganisation de chanes logistiques au niveau oprationnel.

La rorganisation au niveau tactique concerne les planifications des dcisions moyen terme dans les chanes logistiques. Lobjectif de ce type de rorganisationest damliorer le fonctionnement des chanes logistiques avec des modifications deplanification des dcisions. Nous proposons les modifications en planification des

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Rsum

dcisions comme le contrle des stocks et la stratgie dapprovisionnement.La rorganisation au niveau stratgique correspond la stratgie des chanes

logistiques ou des dcisions de conception. La configuration des chanes logistiques,laffectation des ressources, la capacit de production, lemplacement des stocks, lesmodes de transport sont les exemples principaux de telles dcisions long terme.Nous proposons les modifications au niveau stratgique telles que le contrle desstocks et la stratgie dapprovisionnement.

La figure 1.7 reprsent les possibilits de la rorganisation des chanes logistiques trois niveaux. Dans cette partie nous allons focaliser sur la rorganisation auniveau stratgique.

Figure 1.7: Rorganisation des chanes logistiques trois niveaux

1.4.6.1 La suppression de la rserve du magasin

Dans les chanes logistiques, les niveaux de stock et les emplacements de stocksont trs importants pour satisfaire la demande du client et augmenter le bnfice to-tal. Les rsultats de lintgration des technologies RFID dans les chanes logistiquesmontrent que ces technologies fournissent une meilleure visibilit et une traabilitsur les produits avec un stock moindre. La figure 1.8 montre lvolution de niveaude stock dans la rserve du magasin et la satisfaction de client pour les produits A,B et C selon les simulations excutes de lintgration des technologies RFID dansles chanes logistiques. Nous considrons les niveaux de stock du premier scnario

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Rsum

comme rfrence (100 %) et nous analysons lvolution du niveau de stock aveclintgration de technologies RFID.

Figure 1.8: Niveaux de stock de la rserve de magasin et satisfaction de client:produits A, B and C

La figure 1.8 montre que les technologies RFID augmentent la satisfaction desclients en diminuent les niveaux de stock de produits A, B et C. Cela signifie queles RFID amliorent le fonctionnement de la chane logistique avec moins de stockdans la rserve du magasin. Moins de produits dans la rserve du magasin peutaboutir plus despace de vente dans le magasin pour amliorer les ventes. Commeles technologies RFID fournissent les informations en temps rel sur les stocks etamliorent les processus de livraison, les chanes logistiques pourraient tre rorgan-ises en utilisant la rserve du magasin pour augmenter lespace de vente dans lesmagasins.

Nous modlisons la chane logistique tudie sans rserve du magasin. Les rsul-tats prsentes en figure 1.9 illustrent les bnfices avec et sans rserve du magasinpour les produits A, B et C.

La figure 1.9b montre quen utilisant le stock en rserve du magasin commelespace de vente augmente le bnfice de 1% pour le produit A et 4% pour leproduit B par la technologie RFID au niveau de produit (Scnario 4). Cependant,la figure 1.9c montre que la suppression de la rserve du magasin nest pas rentablepour le produit C mais elle augmente les profits des produits A et B. Il peut tre

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Rsum

(a) Product A (b) Product B

(c) Product C

Figure 1.9: Suppression de la rserve du magasin

not que la rserve du magasin est ncessaire afin dempcher des ruptures de stockpour les produits avec une grande demande client.

1.4.7 Conclusion

Dans cette partie, nous avons simul une chane logistique trois niveaux danslaquelle linexactitude de stock arrive le long de la chane entire par diffrenteserreurs comme les vols, les produits mal placs ou les articles prims ou abms

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Rsum

et les erreurs de livraison. Cette inexactitude peut affecter le fonctionnement dela chane logistique en augmentant les ruptures de stocks, les ventes perdues et lesdlais de livraison ou en diminuant la satisfaction de client.

Nous avons tudi diffrentes technologies RFID avec diffrents niveaux de mar-quage pour les produits divers qui ont des prix de vente diffrents et des demandesde clients diffrentes. Nous analysons les impacts de ces nouvelles technologies surle fonctionnement dune chane logistique actuelle et aussi sur la rorganisation deschanes logistiques.

Notre simulation montre que lintgration des technologies RFID en remplaantsimplement les technologies actuelles affecte la performance de la chane logistique etle bnfice dans des proportions diffrentes. Les facteurs principaux qui influencentles impacts de technologies RFID sont :

- Proprits des chanes logistiques :

o Erreurs des chanes logistiques,

o Niveaux des chanes logistiques,

- Proprits des technologies RFID :

o Niveau de marquage,

o Type de la technologie,

- Proprits des produits:

o Prix des produits,

o Demande client,

- Dure dutilisation,

- Mthode dintgration (intgration simple ou rorganisation des chanes logis-tiques).

Les rsultats de simulation montrent aussi que les avantages des technologiesRFID peuvent tre amliores par la rorganisation de chanes logistiques par lesnouvelles possibilits offertes par ces technologies. Cette amlioration dpend duniveau de ringnierie, des proprits des technologies RFID, des caractristiquesdes chanes logistiques et des proprits des produits.

Les rsultats de simulations montrent que :

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Rsum

- la rorganisation des chanes logistiques au niveau oprationnel peut aug-menter les avantages des technologies RFID.

- la rorganisation des chanes logistiques au niveau tactique en re-planifiant lecontrle des stocks peut significativement amliorer les avantages des technolo-gies RFID compares au remplacement simple des technologies actuelles.

- la ringnierie des chanes logistiques au niveau tactique en changeant la poli-tique dapprovisionnement pour les produits non fortement demands peutsignificativement amliorer les avantages apports par les technologies RFID.

- la ringnierie des chanes logistiques au niveau stratgique en transformantlespace de stockage dans la rserve du magasin en espace de vente dans lemagasin avec les technologies RFID au niveau darticle:

o amliore les profits des chanes logistiques pour les produits non fortementdemands,

o nest pas rentable pour les produits fortement demands.

Nous nous sommes aussi concentrs sur le ROI pour valuer combien de tempsles socits doivent attendre pour tirer profit aprs la mise en uvre des technologiesRFID. De nouveau, les rsultats de simulation indiquent que le ROI des applicationsRFID diverses dpend de facteurs multiples, particulirement le cot des technolo-gies et des produits.

Les rsultats de simulation du ROI montrent un seuil de rentabilit diffrent parproduit, par type dintgration et par dure dutilisation.

Loriginalit de cette tude est que nous comparons les impacts de plusieurstechnologies RFID en les intgrant aux systmes actuels et en reconstruisant deschanes logistiques par les possibilits offertes par ces technologies.

Notre simulation peut tre utilise comme un outil daide la dcision pourles socits qui considrent lintgration de technologies RFID. En modifiant lesparamtres de simulation, diverses chanes logistiques peuvent tre exprimentes.

Dans cette tude nous avons tudi une simple chane logistique trois che-lons. Cependant, les chanes logistiques relles sont habituellement plus complexes.Nous croyons quil serait appropri de poursuivre ce travail en intgrant des acteursmultiples chaque niveau de la chane logistique pour observer linteraction entreles acteurs. En outre, nous pensons quil serait intressant de traiter des cas pra-tiques pour analyser des donnes plus ralistes pour notre approche de simulation,en particulier sur les cots des technologies RFID.

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Rsum

1.5 Perspectives

Notre tude est une des premires recherches traitant de lintgration de dif-frentes technologies RFID dans une chane logistique complte. Nous avons dveloppdes modles analytiques et des modles de simulation pour valuer les impacts qual-itatifs et quantitatifs des avantages de la RFID dans les chanes logistiques. Lesrsultats obtenus dans ce travail mettent en vidence des perspectives intressantespour des tudes futures.

Notre tude de simulation se concentre sur une chane logistique trois niveauxsimple. Il serait intressant de poursuivre notre travail en intgrant de multiplesacteurs chaque niveau de la chane logistique pour valuer les impacts des tech-nologies RFID sur le flux dinformation et de produit entre plusieurs acteurs.

Dans notre recherche, utilisant une approche par simulation, nous avons analysles impacts de technologies RFID sur le fonctionnement et lconomie de la chanelogistique en la rorganisant. Nous considrons les changements de la chane logis-tique aux niveaux oprationnel, tactique et stratgique, comme la rduction du pointde commande, la planification du contrle physique des stocks, le changement dela politique de recommande et la suppression de la rserve chez le dtaillant. Danscette tude, nous prsentons nos premires rflexions et rsultats sur la ringnieriedes chanes logistiques utilisant les nouvelles caractristiques de technologies RFID.Cependant, la ringnierie peut tre ralise dans une vaste gamme. Nous croyonsquil serait intressant de considrer de nouvelles possibilits damlioration parringnierie des chanes logistiques; comme la suppression de niveaux dintermdiairede la chane logistique, ou le changement de processus de paiement. Nous utilisonsdes mthodes exprimentales pour optimiser la performance des chanes logistiquesafin damliorer les avantages des technologies RFID. Cependant, nous croyons quepour les futures tudes il serait intressant de trouver la rorganisation optimale deschanes logistiques en prenant en compte les technologies RFID.

Notre recherche est base sur des problmatiques relles des chanes logistiqueset les caractristiques du march de RFID. Cependant, nous considrons des mth-odes dvaluation des impacts RFID sur la gestion des chanes logistiques. Il serasouhaitable de les complter avec des analyses pratiques en conduisant des mises enpratique dintgration des technologies RFID dans des environnements rels pourcomprendre leur faisabilit technique et la reconception du systme afin de validerlintgration des technologies RFID dans des systmes complets. Les projets pilotespeuvent tre appropris pour tester ces technologies dans un environnement limitet simple, pour observer les difficults et lefficacit de leur intgration et observerles possibilits de rorganisation.

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Rsum

La plupart des travaux se sont concentrs sur les applications de gestion dinventaireet sur la logistique. Cependant, nous croyons que les technologies RFID fournissentdes avantages significatifs sur le cycle de vie total des produits depuis sa fabri-cation jusquau service aprs-vente. Les technologies RFID fournissent des avan-tages normes pour des services daprs-vente compars aux actuelles technologiesdidentification. Par les technologies RFID, tout le processus de suivi de la viedun produit peut tre enregistr. Ces informations pourraient aider connatre lescauses dchecs potentiels en avance et ainsi soutenir des activits de maintenance.Les informations dtailles peuvent aussi aider dterminer les parties du produit recycler, ou disposer. Les technologies RFID peuvent ainsi supporter le recy-clage des produits et la traitement de produits dangereux. Il serait ainsi intressantdvaluer les impacts des technologies RFID sur la gestion des services aprs-venteet sur la gestion des processus de recyclage des produits.

Notre tude est la premire sur les technologies RFID dans les chanes logistiquesqui a t effectue dans le dpartement Science de la Fabrication et Logistique(SFL) du Centre Microlectronique de Provence de lEcole Nationale Suprieuredes Mines de Saint-Etienne. Nous croyons que cette tude fournit un contextecomplet des chanes logistiques qui permet danalyser diverses chanes logistiques ense concentrant sur leurs contraintes spcifiques. Ainsi, nous considrons que notrerecherche est une tude cl qui peut tre prolonge pour de nombreuses applicationsdans des chanes logistiques diverses, comme le support de service aprs-vente et desapplications de maintenance, dans des secteurs de luxe, textiles, etc.

Nos travaux ont t tendue par des projets de recherche dans SFL telles quelintgration des technologies RFID dans des systmes de sant, pour les activitsde maintenance dans lindustrie aronautique et le couplage RFID/GPS dans ladistribution pour les produits forte valeur ajoute.

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GENERAL INTRODUCTION

Problem statement

Supply chain is the group of all activities related directly or indirectly to createa product or service to satisfy a customer request [9]. Supply chains can consistof one or several actors such as suppliers, transporters, manufacturers, distributors,retailers and customers, etc. The objective of every supply chain is to maximizetotal supply chain profitability. Todays globalization conditions create a strongcompetition between companies. In order to maintain or strengthen their positionin the market, companies have to ensure a high level customer satisfaction at thelowest possible cost and in a short time. However, reaching these goals is veryhard. Main key factors to achieve these supply chain objectives are the value ofinformation, inventory accuracy and physical inventory control.

- Information value:

Companies must have the right product, in the right place at the right timeto answer customer demands. This can be obtained through an efficient in-formation flow between actors. The value of information is thus critical. Cus-tomer demand can be satisfied only with accurate and real time information.Different identification technologies are used to obtain accurate and actualinformation on inventories.

- Inventory accuracy:

Most companies use information systems to have a good product visibility.However, over time, inventory information often distinguishes from the actual

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General Introduction

inventory information. This is called inventory inaccuracy and occurs becauseof several supply chain errors such as thefts, damages, frauds, misplacements,etc. It can thus reduce the service levels and profits of companies by increasingunexpected stock outs and thus causing the loss of potential sales.

- Physical inventory control:

Inventory inaccuracy accumulates over time. To improve inventory accuracy,inventory records must be aligned by real inventory levels. This can be doneby physical inventory counting. However, with the current identification tech-nologies, this control is time consuming and may induce large operationalcosts.

In the last few years, Radio Frequency IDentification (RFID) technologies havedrawn considerable interests as one of the possible solutions to overcome these supplychain problems. What is RFID? It is an automatic identification and data capturetechnology. An RFID system is composed of three elements: a tag formed by a chipconnected with an antenna; a reader that emits radio signals and receives in returnanswers from tags, and a middleware that bridges RFID hardware and enterpriseapplications.

Why are RFID technologies considered as a possible solution? They have someadvantages versus current identification technologies. Each RFID chip can contain aunique code that let companies to identify each product. RFID thus provides com-plete product visibility while the visibility is limited with bar coding technologies.Bar coding can only identify the types of products, since because of the limitedidentification capacity, the same code is given for all products of the same type.RFID tags can also store more data than bar codes. The main advantage of havinga large memory capacity is that a complete visibility can be obtained independentlyof a back-end system. Furthermore, through RFID applications, it is possible tomodify data during the tag life while bar code data cannot be changed once theyare printed. These RFID read-write tags propose efficient applications to followand record different characteristics of a product during its life cycle. Through radiowaves, RFID technologies also provide a real-time contactless communication withnumerous objects while, with bar coding technology, employees can read only oneobject at a time. They have to visualize each object and find the right line of sight toread the bar code. This type of reading requires time and human labor. Employeescan easily make a mistake during the reading processes. On the other hand, RFIDtechnologies automate identification processes. They accelerate reading processes,decrease employee errors and thus improve information accuracy. As a conclusion,the main advantages of RFID over bar coding technologies are:

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Identification:

- Individual item identification rather than classes of items,

- More data storing capacity,

- Data modifying possibility,

Communication:

- Contactless,

- Multiple parallel reading capacity,

- No line of sight required.

Hence, through these advanced identification and communication characteristics,RFID can provide more accurate and real-time information. They can thus im-prove the value of information, decrease inventory inaccuracy and facilitate inven-tory counting.

RFID technologies are considered to provide numerous benefits in supply chains.What then is restraining companies to integrate these technologies? Companieshesitate to integrate RFID technologies in their systems because of economical andtechnical obstacles. The main reason is that integrating a new technology requiressignificant investments and also RFID are still more expensive than current identifi-cation technologies. Furthermore, metal and liquid environment can disturb readingperformances of RFID technologies. Lack of international standards is another dis-advantage. There are for instance differences between the frequency standards inEurope and the USA. Because of these obstacles, companies must conduct a rigorousanalysis to compare the advantages and obstacles before deploying RFID technolo-gies.

Research questions and research approach

In this thesis, we focus on RFID technology integration in supply chains. Theliterature on RFID applications in supply chains contains numerous qualitative andalso quantitative studies. In surveying the literature, we observe that there arefour main limitations. Most of the previous research considers RFID as a perfecttechnology which can eliminate all inaccuracy problems in supply chains. We alsopoint out that these studies are limited to provide a complete analysis of the impactsof RFID technologies on supply chains performances and economical issues. Most ofthe studies analyze single-level supply chains and/or on a single-period time and/or

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for a single type of product. Most of the previous studies only develop analyticalmodels. These models do not provide a dynamic analysis, so are not capable to fullyestimate the impacts of real-time information obtained by RFID technologies. Wealso notice that most of the studies consider the integration of RFID technologies asreplacing the current technologies with RFID technologies. However, actual supplychains have been designed during long years according to the characteristics and theworking issues of current technologies such as bar codes.

In this thesis, we address these gaps. We consider that RFID technologies arenot perfect and it is possible to use various RFID systems which propose differentefficiencies through various investments. Through analytical models and simula-tions, we analyze how RFID technologies effect supply chains performances in termsof customer satisfaction, inventory levels, number of transportations, etc. Further-more, we focus on economical analyses; particularly ROI (Return On Investment)analysis, to compare the benefits obtained by RFID technologies with the costs as-sociated to the integration of these technologies. We also analyze how the benefitsof RFID technologies can be improved in supply chains. We compare the impactsof integrating different RFID technologies to supply chains by just replacing currentidentification technologies and by re-engineering supply chains using the new pos-sibilities provided by RFID technologies. Particularly, the questions tackled in thisdissertation are:

- How can RFID technologies affect supply chains performances (customer sat-isfaction, inventory management, etc.)?

- Which factors can affect RFID performances?

- Which RFID technology is more efficient for different types of product?

- How long time is necessary before companies start to gain through RFIDtechnology implementations?

- What is the critical cost of RFID technology (variable cost + fixed cost) forcertain types of product?

- How do supply chain actors can gain the most out RFID technologies?

- What changes can RFID technologies carry out in the organization of systemsto improve the performances and economics of supply chains?

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Structure of the thesis

The remainder of this thesis is organized as follows.A general overview of RFID technologies is presented in Chapter 2. We first

present the general working process of these technologies. The challenges and thedifficulties of RFID are also given to discuss the potential capacities and the limita-tions of RFID technologies in supply chains.

Chapter 3 proposes a literature review of the impact of RFID technologies insupply chains. The literature is classified in two main groups: content orientedpapers and method oriented papers. Potential benefits of RFID technologies againstinventory inaccuracy problems, the bullwhip effect and replenishment policies are themain subjects of the content oriented literature. Analytical modeling, simulations,case studies and experiments are the methods that are mainly used in the methodoriented papers. We also present the studies that focus on ROI analysis to developan economical analysis of RFID technologies.

Chapter 4 presents an analytical approach in order to evaluate the impact ofRFID technologies on inventory management. We compare two Newsvendor models.The first model is developed to analyze a single period inventory system whichcontains several supply chain errors that cause stock outs and thus decrease thecustomer service level and sales. In the second model, RFID technologies whichhave different prices and performances are integrated in the first model to evaluateeconomical impacts of these technologies on inventory inaccuracy.

In Chapter 5, we present a simulation study of a three-level supply chain. Thissupply chain contains a manufacturer, a distribution center and a retailer. Weconsider three different products which have different prices and customer demandsand which are replenished through a reorder point (s) and Economic Order Quantity(EOQ) policy. Inventory inaccuracy occurs in the chain because of different supplychain errors. This inaccuracy causes stock outs, poor customer satisfaction, longdelivery times, etc. We consider various RFID technologies with different tagginglevels for a single product or multiple products. We aim to first analyze the impactsof RFID technologies on supply chain performances and profits. We then comparethe effects of re-engineering supply chains on the impacts of RFID technologies. Weuse discrete event simulation to analyze the impacts of RFID technologies on thesupply chain performances and to get the ROI for each case.

Conclusion and perspectives are given in the last chapter. We aim to discuss theimpact of RFID technologies on supply chains and develop an effective overview ofthe challenges and benefits of RFID integration in supply chains.

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CHAPTER 2

SCIENTIFIC CONTEXT ANDOVERVIEW OF RFIDTECHNOLOGIES

RFID technologies may improve supply chain management by increasing the ef-ficiency and speed of processes, improving information accuracy, reducing inventorylosses, etc. This chapter presents a brief scientific context and a general overviewof RFID including the working process, the challenges and the obstacles applyingthese technologies in supply chains. This chapter aims at providing the necessaryunderstanding for the following chapters.

2.1 Introduction2.2 Fundamentals of RFID technology2.3 RFID versus bar codes2.4 RFID applications in industry2.5 Conclusion

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Chapter 2. Scientific Context and Overview of RFID technologies

2.1 Introduction

A supply chain contains all material, information and financial flows and the re-lationships between the first suppliers to the end customers [29]. Figure 2.1 presentsa supply chain model.

Figure 2.1: A model of supply chain

For successful supply chain management, supply chain decisions associated withthe flows of information, products, services, financial resources must be made cor-rectly. These decisions can be separated in three groups; strategic level, tacticallevel and operational level. Figure 2.2 represents these decisions.

Figure 2.2: Supply chain decisions

- Strategic level: These are long-term supply chain design decisions taken inorder to structure networks. Supply chain configuration, resource allocation,production capacity or inventory storage locations are typical decisions of thislevel

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2.1 Introduction

- Tactical level: Supply chain planning decisions exist at the tactical level. Thesedecisions include medium-term operating policies taken in a configured supplychain to optimize performance.

- Operational level: This level contains short-term decisions made weekly ordaily based on the current information. The objective of operational decisionsis to optimize performance while taking into account uncertainty.

Strategic, tactical and operational supply chains decisions significantly impactthe performance, profitability and success of supply chains. In order to be efficient intodays competitive market, supply chains have to carefully define their competitivestrategies. Manufacturing planning, inventory management, transportation, han-dling systems, information systems are among the main supply chain managementareas to develop a competitive strategy [29]. The response time, product availability,customer experience, order visibility and flexibility are some of the key factors to thesupply chain performance. Figure 2.3 presents the key components of competitivestrategy of supply chains.

Figure 2.3: Key compenents of competitive strategy of supply chains

Radio Frequency IDentification (RFID) is an automatic identification (Auto-ID)technology. Bar codes, biometrics and voice identification are some other Auto-ID

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Chapter 2. Scientific Context and Overview of RFID technologies

technologies. The specifity of RFID is that it uses radio waves to provide automaticidentification and data capture.

Recent advances in microelectronics improve RFID technologies and increasetheir applications in supply chains. However, RFID is not a new technology. Ac-cording to AIM 1, the first applications were created to differentiate friendly planesfrom enemy planes (IFF (Identification Friend or Foe) System, during the SecondWorld War) [85].

In this chapter we present a general overview of RFID technologies with theworking process, the challenges and the obstacles of their applications in supplychains. This chapter will help readers to understand the basics of these technologiesand the following chapters.

The remaining of this chapter is organized as follows. Section 2.2 describesfundamentals of RFID technology in two parts; RFID systems and RFID basicconcepts. A short comparison between RFID technologies and bar-coding systemsis showed in sectio

Sarac Aysegul 2010 Emse 0571

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