Malgré la prédominance actuelle du mode routier, pour le transport de marchandises en milieu urbain, une alternative durable est nécessaire, au vu des enjeux environnementaux et sociétaux. Dans cette thèse, nous proposons l’étude d’une des perspectives possibles, pour absorber une partie de ce flux de marchandises toujours plus dense, en utilisant le réseau ferroviaire urbain, initialement dédié aux voyageurs. Une méthodologie intégrant le fret dans ce dernier est proposée, avec comme première étape, l'identification et la classification de tous les niveaux de mixité fret / voyageurs possibles. Le niveau le plus contraint est retenu, car sa faisabilité induira celle des autres. Notre seconde contribution est relative à une approche par décomposition du problème d’insertion du flux de fret en plusieurs sous-problèmes interdépendants, selon les trois horizons temporels (long, moyen et court). Dans le but d’évaluer la capacité du système global, à absorber un flux supplémentaire de nature différente, le problème de détermination du meilleur plan de transport des marchandises est identifié comme central et critique. La troisième contribution concerne la simulation du système de transport, puis sa formalisation par un PL en variables mixtes, pour affecter chaque commande à un train, en déterminant le moment auquel elle sera chargée et en minimisant les temps d’attente cumulés des commandes. Plusieurs variantes de colonies de fourmis sont développées, pour la résolution d’instances de grande taille. La quatrième contribution concerne le couplage du modèle de simulation, qui permet l’évaluation des performances de cette nouvelle solution de transport, avec les différents algorithmes optimisant le plan de transport. Enfin, nous proposons une approche de replanification par horizon glissant, pour absorber les perturbations de la demande, en minimisant les changements du plan de transport / Urban freight transport is almost exclusively carried out by truck. Beyond the drawbacks caused in the city, this transport mode is nearly saturated. This study discusses an alternative way of transporting freight by using urban rail infrastructure. The first contribution deals with the identification and classification of all different sharing possibilities of mixing freight with passenger’s traffic using rail network. The second contribution is the definition of global freight/passenger transport problem, which is decomposed into several optimization interdependent sub-problems with different temporal decision horizon. In order to show the capacity of the global system to absorb an additional flow with different nature, the Freight Rail Transport Schedule Problem “FRTSP” is identified as the bottleneck of transportation system and is formalized with MIP model. As third contribution, this problem determines train and loading time for each demand to be assigned respecting several constraints while minimizing total waiting time. The fourth contribution deals with a discrete event simulation approach, which studies this alternative and validates several proposed decision algorithms. Finally, the fifth contribution consists in a dynamic approach based on a rolling horizon, which is proposed in order to update the initial plan. The updated plan allows to determine a new assignment regarding new demand such as the modifications from the previous plan are minimized

Le concept de chaîne logistique numérique regroupe l'ensemble des modèles, méthodes et outils qui permettent de planifier les décisions sur des prototypes numériques de chaîne logistique. Dans ce travail de thèse, nous proposons deux contributions à la chaîne logistique numérique. Nos résultats se destinent en particulier aux réseaux de Petites et Moyennes Entreprises/Industries. D'une part, nous étudions deux nouveaux problèmes liés à la conception de réseaux logistiques en circuits courts et de proximité pour les produits agricoles frais. Pour chacun d'eux nous proposons une formulation en Programme Linéaire à Variables Mixtes. De plus des méthodes de résolution fondées sur des décompositions du modèle nous permettent de résoudre des instances de grande taille. Pour chaque problème, cette approche est mise en œuvre sur une étude de cas menée avec plusieurs collectivités territoriales. D'autre part, nous étudions le problème de planification tactique des activités de production, de transport et de stockage. Contrairement aux approches classiques centralisées, nous considérons que les décisions des différents acteurs sont prises de manière décentralisée. Nous étudions la manière de décomposer les décisions entre les acteurs ainsi que leurs comportements individuels. Nous analysons aussi des protocoles de concertation basés sur un échange limité d'informations. Afin de répondre à la double complexité du problème, nous proposons un outil innovant qui couple une simulation à base de multi-agents à des approches d'optimisation par programmation mathématique.

Le concept de chaîne logistique numérique regroupe l'ensemble des modèles, méthodes et outils qui permettent de planifier les décisions sur des prototypes numériques de chaîne logistique. Dans ce travail de thèse, nous proposons deux contributions à la chaîne logistique numérique. Nos résultats se destinent en particulier aux réseaux de Petites et Moyennes Entreprises/Industries. D'une part, nous étudions deux nouveaux problèmes liés à la conception de réseaux logistiques en circuits courts et de proximité pour les produits agricoles frais. Pour chacun d'eux nous proposons une formulation en Programme Linéaire à Variables Mixtes. De plus des méthodes de résolution fondées sur des décompositions du modèle nous permettent de résoudre des instances de grande taille. Pour chaque problème, cette approche est mise en œuvre sur une étude de cas menée avec plusieurs collectivités territoriales. D'autre part, nous étudions le problème de planification tactique des activités de production, de transport et de stockage. Contrairement aux approches classiques centralisées, nous considérons que les décisions des différents acteurs sont prises de manière décentralisée. Nous étudions la manière de décomposer les décisions entre les acteurs ainsi que leurs comportements individuels. Nous analysons aussi des protocoles de concertation basés sur un échange limité d'informations. Afin de répondre à la double complexité du problème, nous proposons un outil innovant qui couple une simulation à base de multi-agents à des approches d'optimisation par programmation mathématique. / The concept of digital supply chain gathers models, methods and tools to plan decisions on digital prototypes of supply chains. This doctoral dissertation proposes two contributions to digital supply chain. Mainly, our results address small and medium enterprises/industries. Firstly, we study two new problems related to service network design for short and local fresh food supply chains. For each of them we propose a Mixed Integer Linear Programming formulation. Decomposition-based methods are implemented in order to solve large scale instances. For each problem this approach is applied on a case study conducted with several local institutions. Secondly, we address the tactical supply chain planning problem: how to plan production, transportation and storage activities. As opposed to the classic centralized version, the decision making process is considered decentralized. We study how to decompose the decisions between actors as well as their individual behaviour. We also analyze negotiation processes based on limited information sharing. In order to address the double complexity of the problem, we propose an innovative tool coupling a multi-agent based simulation approach with optimization approaches based on mathematical programming.