Le but de cette thèse est de proposer des méthodes de gestion des approvisionnements adaptées à des contextes particuliers afin de minimiser les coûts logistiques engendrés dans un réseau logistique multi produits, multi niveaux confronté à une demande probabiliste. Au cours de cette thèse, nous nous sommes attachés à : - Proposer des méthodes de gestion des stocks et du transport pour des familles de produits dans différents contextes : o Une première politique de réapprovisionnement est proposée pour une famille de produits caractérisée par une demande aléatoire et répétitive. Cette politique est définie par un niveau de commande et par un niveau de ré-complètement de stock pour chaque produit et une période de réapprovisionnement. Dès qu'un produit atteint le niveau de commande, un réapprovisionnement de tous les produits de la famille est déclenché. o Une deuxième politique de réapprovisionnement est proposée pour une famille de produits caractérisée par une demande très aléatoire et ponctuelle. Cette politique est basée sur les ruptures de stock. A chaque rupture d'un produit présent dans le stock il y a déclenchement d'un réapprovisionnement de tous les produits de la famille. - Proposer une méthode de classification multicritères afin de constituer des groupes de produits relevant d'une politique donnée, chaque classe ou famille regroupant des produits réagissant identiquement. Cette classification des produits en familles homogènes permet d'identifier les caractéristiques déterminantes dans le choix des méthodes de gestion de stock et de transport. - Analyser et comparer les performances de ces deux politiques d'approvisionnement par rapport à des politiques de référence, ainsi que leur sensibilité au regard de quelques paramètres discriminants : variabilité de la demande ; coût des produits ; coût des commandes urgentes...

Dans le problème de tournées avec gestion de stock ou "Inventory Routing Problem" (IRP), le fournisseur a pour mission de surveiller les niveaux de stock d'un ensemble de clients et gérer leur approvisionnement en prenant simultanément en compte les coûts de transport et de stockage. Etant données les nouvelles exigences de développement durable et de transport écologique, nous étudions l'IRP sous une perspective énergétique, peu de travaux s'étant intéressés à cet aspect. Plus précisément, la thèse identifie les facteurs principaux influençant la consommation d'énergie et évalue les gains potentiels qu'une meilleure planification des approvisionnements permet de réaliser. Un problème relatif à l'approvisionnement en composants de chaînes d'assemblage d'automobiles est tout d'abord considéré pour lequel la masse transportée, la dynamique du véhicule et la distance parcourue sont identifiés comme les principaux facteurs impactant la consommation énergétique. Ce résultat est étendu à l'IRP classique et les gains potentiels en termes d'énergie sont analysés. Un problème industriel de tournées avec gestion de stock est ensuite étudié et résolu, notamment à l'aide d'une méthode de génération de colonnes. Ce problème met en évidence les limitations du modèle IRP classique, ce qui nous a amené à définir un modèle d'IRP plus réaliste. Finalement, une méthode de décomposition basée sur la relaxation lagrangienne est développée pour la résolution de ce problème dans le but de minimiser la consommation énergétique / The thesis studies the Inventory Routing Problem (IRP) with explicit energy consideration. Under the Vendor Managed Inventory (VMI) model, the IRP is an integration of the inventory management and routing, where both inventory storage and transportation costs are taken into account. Under the new sustainability paradigm, green transport and logistics has become an emerging area of study, but few research focus on the ecological aspect of the classical IRP. Since the classical IRP concentrates solely on the economic benefits, it is worth studying under the energy perspective. The thesis gives an estimation of the energetic gain that a better supplying plan can provide. More specifically, this thesis integrates the energy consumption into the decision of the inventory replenishment and routing. It starts with a part supplying problem in car assembly lines, where the transported mass, the vehicle dynamics and the travelled distance are identified as main energy influencing factors. This result is extended to the classical IRP with energy objective to show the potential energy reduction that can be achieved. Then, an industrial challenge of IRP is presented and solved using a column generation approach. This problem put the limitations of the classical IRP model in evidence, which brings us to define a more realistic IRP model on a multigraph. Finally, a Lagrangian relaxation method is presented for solving this new model with the aim of energy minimization.

Cette thèse se concentre sur deux problèmes tactiques de gestion des chaînes logistiques, la planification tactique et la gestion de stock à demande différenciée. Ainsi, le premier objectif de ce travail est de proposer un modèle de planification tactique générique pour les chaînes logistiques dites à "nomenclature convergente". Une méthode d'optimisation à base de recuit simulé dédié à ce modèle est également proposée. De récents travaux ont montré la pertinence de générer les plans tactiques non plus à partir de ces coûts mais à partir d'indicateurs financiers tels que la la valeur dégagée, etc. Le second objectif de ce mémoire est donc d'étudier les liens entre flux physiques et flux financiers afin de définir des modèles de planification tactique optimisant une fonction financière. La problématique de la répartition de la valeur au sein de la chaîne logistique est également étudiée et nous proposons un modèle mathématique répondant à cette dernière thématique. Une approche intégrée pour la planification tactique d'une chaîne logistique articulée autour d'un chaînage de modèles mathématiques (planification / partage de la valeur) est alors proposée .La deuxième partie de ce mémoire présente l'étude d'un problème de gestion de stock dit à demande différenciée. Une comparaison de plusieurs solutions de gestion est proposée à partir d'un modèle de simulation à événement discret.

Le pilotage de flux dans les chaînes logistiques représente un enjeu majeur pour les entreprises qui leur permet d'améliorer la qualité du service vis-à-vis des clients tout en réduisant les coûts. Plusieurs travaux s'intéressent à cette problématique en proposant des outils pour un meilleur pilotage. Cette thèse s'inscrit dans le cadre de ces travaux et a pour objectif de proposer de nouvelles politiques de pilotage de flux.<br />Dans la première partie de ce travail, nous avons effectué une synthèse des politiques existantes en mettant en évidence leurs similarités et leurs différences. Ceci nous a permis de proposer une classification de ces politiques en se basant sur le type de l'information disponible sur la demande, ce qui représente un outil d'aide au choix de la meilleure politique de pilotage dans un contexte industriel donné.<br />Dans la deuxième partie de ce travail, nous avons effectué une extension des politiques de gestion de stock classiques, basées sur une approche de renouvellement de la consommation, à des politiques basées sur une approche de pilotage par les besoins futurs, ces besoins étant exprimés sous forme de prévisions. Ceci nous a permis de développer des nouvelles politiques dynamiques de gestion de stock sur prévisions basées sur la notion d'incertitude prévisionnelle. Nous avons également effectué une étude numérique comparative de ces politiques qui met en valeur les bénéfices de l'utilisation des prévisions de la demande dans le pilotage de flux. Par ailleurs, nous avons analysé les équivalences qui existent entre les différentes politiques de pilotage de flux, traitées dans le cadre de cette thèse, ce qui nous a permis de donner une vision globale plus cohérente de ces politiques et de mettre en exergue les relations qui existent entre elles.

Nous considérons des problèmes de gestion des stocks multi-échelon à temps périodique avec des demandes non stationnaires. Ces hypothèses sur la demande apparaissent notamment lorsque des prévisions sur la demande sont utilisées dynamiquement (de nouvelles prévisions sont fournies à chaque période). La structure des coûts comprend des coûts fixes et variables d'approvisionnement, des coûts de stockage et des coûts de mise en attente des demandes. Le délai d'approvisionnement est supposé constant. Le problème consistant à déterminer la politique optimale qui minimise les coûts sur un horizon fini peut être formulé grâce à un programme dynamique. Dans le cadre déterministe, les problèmes auxquels nous nous intéressons sont le plus souvent NP-difficiles, ce qui fait rapidement exploser l'espace d'état. Il devient alors nécessaire de recourir à des heuristiques. Nous nous orientons vers la recherche d'algorithmes d'approximation combinatoires pour le problème One Warehouse Multi Retailers et plus généralement pour des systèmes de distribution divergents. Nous nous intéresserons dans un premier temps à des systèmes de distribution à deux étages avec un entrepôt central et des entrepôts secondaires qui voient la demande finale. Dans un deuxième temps, des structures logistiques plus complexes pourront être considérées. L'objectif sera de proposer des heuristiques originales, basées sur des techniques de répartition des coûts, de les comparer numériquement à la politique optimale sur de petites instances et, si possible, d'établir des garanties de performance.

Dans cette thèse nous nous intéressons à l'étude et à la résolution de problèmes d'optimisation dans le domaine du transport. La première problématique concerne le problème d'élaboration de tournées avec gestion des stocks, et nous considérons dans une seconde partie le problème du voyageur de commerce avec tirant d'eau. Nous avons développé des approches basées sur la recherche à voisinage variable pour résoudre ces problèmes NP-Difficiles, en proposant différentes structures de voisinages et schémas de résolution efficaces. L'évaluation globale des approches proposées sur des instances de la littérature montre leur efficacité. En particulier, nos algorithmes ont amélioré les résultats obtenus par les meilleures approches existantes pour ces deux problèmes. / This thesis deals with the study of optimization problems in the transportation domain. We first address the inventory routing problem and we consider the traveling salesman problem with draft limits in a second part. In both cases we have developed methods based on the variable neighborhood search to solve these NP-hard problems. We have proposed several efficient neighborhood structures and solving frameworks. The global evaluation of the proposed approach on sets of benchmarks available in the litterature shows a remarkable efficency and effectiveness. In particular, our algorithms have improved the results obtained by the current best approaches for these two problems.

Independent de la performance remarquable accomplie par la logistique d’aujourd’hui, les réseaux actuels sont majoritairement dédiés à un acteur et donc très peu interconnectés. Cette fragmentation conduit une difficulté de mutualisation des flux et dès lors à une efficacité limitée. Ces organisations dédiées et hétérogènes sont de plus en plus challengées par les nouveaux défis d’aujourd’hui posés à l’efficacité, l’efficience et la résilience. Pour répondre à cet antagonisme, un innovant concept logistique - l’Internet Physique (PI) - a été proposé. Dans ce système, les infrastructures et les moyens de transport peuvent être organisés de façon dynamique et attribués à court ou à long terme en fonction des besoins. Par conséquent, les décisions des opérations logistiques peuvent être prises de façon dynamique, agile, et donc de manière plus optimale. Cette thèse concentre les perspectives de PI concernant la gestion de stocks et du transport par rapport aux défis de l’efficacité et de la résilience.Comme l’étude de l’efficacité de PI par rapport au transport a été déjà effectuée, le premier objectif de cette recherche est d’explorer les potentiels de l’interconnexion des réseaux dans la gestion de stocks, qui n’a par encore été adressé. À cette fin, nous examinons d'abord les trois nouvelles pratiques apportées par PI : 1) les stocks distribués à proximité des clients finaux; 2) le transbordement de stocks entre les hubs; 3) de multiples options dynamiques de sélection de la source pour chaque commande. Deux modèles de gestion de stocks correspondants sont proposés. Cette étude sert de guide pour des décisions de stockage pour les vendeurs dans un tel système logistique ouvert.Après l’analyse d’efficacité de PI, la deuxième partie de cette thèse concerne la résilience des modèles de stockage et de transport dans PI confrontés à des interruptions dans la chaîne logistique. On a étendu les modèles de stockage et de transport avec interruptions imprévisibles dans les infrastructures telles que l’usine ou les hubs. Des stratégies différentes sont développées pour atténuer les risques de perturbation des flux. Des études numériques sont effectuées pour évaluer la performance des modèles proposés.En résumé, cette recherche est la première qui étudie le potentiel de l’Internet Physique pour la gestion de stock et la résilience de ce système. D’après les résultats, il n’y a aucun doute que le PI change le design de chaîne logistique d’aujourd’hui et améliore la performance de gestion de logistique à la fois en efficience et en résilience. / Irrespective of significant performance achieved, today’s logistics networks are overwhelmingly dedicated to an actor and therefore poorly interconnected. This fragmentation exhibits inevitable inefficiency and needs to be changed in respond to today’s new arising challenges in efficiency and resilience. To solve this antagonism, an innovative concept - Physical Internet (PI) - has been proposed which is a fully interconnected, open, dynamic logistics system. In such a system, the facilities and means of transportation can be dynamically organized and allocated in the short-term or long-term according to the economic environment. As a result, decisions can be made dynamically, agilely, and thus optimally. This thesis studies the perspectives of the PI to inventory management and transportation regarding the challenges in efficiency and resilience.As the efficiency of the PI to transportation has been carried out in literature, the first objective of this thesis is to explore the potentials of the PI to inventory management. To this end, we firstly qualitatively examine the new practices brought by the PI and conclude three main characteristics: 1) Distributed stocks near end customers; 2) Transshipment of inventories; and 3) multiple dynamic source options. Corresponding inventory models and solutions are proposed and evaluated with numerical experiments in Fast Moving Consumer Goods (FMCG). This part of study gives a guideline for the vendors applying the PI to make inventory decisions in such an open logistic system.The second objective is to analyze the resilience of the proposed PI enabled inventory and transportation model confronted to disruptions. The proposed inventory and transportation model are extended with different disruptions at facilities including plants and hubs. Different disruption strategies are developed. Numerical studies in FMCG are carried out.In a word, this research investigates the inventory management in the PI and the resilience of PI enabled logistics models. It is the first time such a work is done and it should be upfront. From the results of studies, there is no doubt that the PI changes today’s supply chains design and improve the performance of supply chain management both in efficiency, effectiveness and resilience.

Nous considérons des problèmes de gestion des stocks multi-échelon à temps périodique avec des demandes non stationnaires. Ces hypothèses sur la demande apparaissent notamment lorsque des prévisions sur la demande sont utilisées dynamiquement (de nouvelles prévisions sont fournies à chaque période). La structure des coûts comprend des coûts fixes et variables d’approvisionnement, des coûts de stockage et des coûts de mise en attente des demandes. Le délai d’approvisionnement est supposé constant. Le problème consistant à déterminer la politique optimale qui minimise les coûts sur un horizon fini peut être formulé grâce à un programme dynamique. Dans le cadre déterministe, les problèmes auxquels nous nous intéressons sont le plus souvent NP-difficiles, ce qui fait rapidement exploser l’espace d’état. Il devient alors nécessaire de recourir à des heuristiques. Nous nous orientons vers la recherche d'algorithmes d'approximation combinatoires pour le problème One Warehouse Multi Retailers et plus généralement pour des systèmes de distribution divergents. Nous nous intéresserons dans un premier temps à des systèmes de distribution à deux étages avec un entrepôt central et des entrepôts secondaires qui voient la demande finale. Dans un deuxième temps, des structures logistiques plus complexes pourront être considérées. L’objectif sera de proposer des heuristiques originales, basées sur des techniques de répartition des coûts, de les comparer numériquement à la politique optimale sur de petites instances et, si possible, d’établir des garanties de performance. / Inventory management has always been a major component of the field of operations research and numerous models derived from the industry aroused the interest of both the researchers and the practitioners. Within this framework, our work focuses on several classical inventory problems, for which no tractable method is known to compute an optimal solution. Specifically, we study deterministic models, in which the demands of the customers are known in advance, and we propose approximation techniques for each of the corresponding problems that build feasible approximate solutions while remaining computationally tractable. We first consider continuous-time models with a single facility when demand and holding costs are time-dependent. We present a simple technique that balances the different costs incurred by the system and we use this concept to build approximation methods for a large class of such problems. The second part of our work focuses on a discrete time model, in which a central warehouse supplies several retailers facing the final customers demands. This problem is known to be NP-hard, thus finding an optimal solution in polynomial time is unrealistic unless P=NP. We introduce a new decomposition of the system into simple subproblems and a method to recombine the solutions to these subproblems into a feasible solution to the original problem. The resulting algorithm has a constant performance guarantee and can be extended to several generalizations of the system, including more general cost structures and problems with backlogging or lost-sales.

Le NVP (Problème du Vendeur de Journaux) a été étudiée de façon continue au cours des dernières décennies pour la prise de décision dans les industries manufacturières et de services. Bien que beaucoup de travail a été fait dans le domaine du NVP, l'intérêt sur ce sujet ne diminue pas. Alors que de nouvelles tendances émergent dans les affaires, par exemple flux internationaux de produits et de e-commerce, les détaillants sont confrontés à de nouvelles situations et la littérature de NVP doit être enrichi. Dans ce travail, nous proposons trois nouvelles extensions NVP compte tenu des questions importantes rencontrées par le NV: plusieurs soldes, variété de produits et d'assortiment ainsi que des problèmes de drop-shipping et de retour des produits qui sont liés à l'e-commerce. Notre travail ajoute de la valeur à partir des travails antérieurs dans plusieurs aspects: assouplissement des hypothèses, l'examen de nouvelles questions, de nouvelles formulations et de la méthodologie ainsi que des aperçus intéressants. Nous formulons les modèles et donner les conditions d'optimalité de la quantité de commande. Aperçus utiles sont fournis sur la base des études numériques.En particulier, pour faire face à surstock, nous présentons un modèle NVP avec le prix dépendant de la demande et de multiples soldes. Nous prouvons la concavité de l’espérance de profit sur la quantité avec les distributions générales de la demande. Le prix initial et les pourcentages de soldes sont également analysés. La variété de produit est traité dans un multi-produits Problème avec le transfert de la demande (les demandes de produits non inclus dans l'assortiment proposé dans le magasin sont en partie transférés aux produits conservés dans l'assortiment) et substitution de la demande entre les produits qui sont inclus dans l'assortiment, en faisant la détermination conjointe de décision optimale de l'assortiment et des quantités de commande pour les produits qui sont inclus dans l'assortiment, pour optimiser le profit total prévu. Pour e-commerce, nous considérons un NV qui gère à la fois un magasin physique et un canal de vente sur Internet qui est remplie par une option drop-shipping, ainsi que la possibilité de revendre les produits qui sont retournés par les consommateurs au cours de la saison de vente. La concavité de l’espérance profit est prouvée et différents résultats sont obtenus à partir d'une analyse numérique. / The NVP (News-Vendor Problem) has been continuously studied over the last decades for decision making in manufacturing and service industries. Although a lot of work has been done in the NVP area, interest on this topic does not decrease. As new trends emerge in business, e.g. international flow of products and e-commerce, retailers are facing new situations and the literature of NVP needs to be enriched. In this work, we propose three new NVP extensions considering important issues faced by the NV: multiple discounts, product variety and assortment as well as drop-shipping and product return problems that are related to e-commerce. Our work adds value from earlier achievements in several aspects: relaxation of assumptions, consideration of new issues, new formulations and methodology as well as interesting insights. We formulate the models and give the optimality conditions of the order quantity. Useful insights are provided based on numerical studies.In particular, for dealing with overstock, we present a NVP model with price-dependent demand and multiple discounts. We prove the concavity of the expected profit on order quantity under general demand distributions. The optimal initial price and discount scheme are also analyzed. The product variety is treated in a multi-product News-Vendor Problem with demand transfer (the demands of products not included in the assortment proposed in the store are partly transferred to products retained in the assortment) and demand substitution between products that are included in the assortment, by focusing on the joint determination of optimal product assortment decision and optimal order quantities for products that are included in the assortment to optimize the expected total profit. For e-commerce, we consider a NV managing both a physical store inventory and a sale channel on internet that is fulfilled by a drop-shipping option, as well as the possibility of reselling products that are returned by consumers during the selling season. The concavity of the expected profit is proven and various results are obtained from a numerical analysis.

Le but de cette thèse est de proposer des méthodes de gestion des approvisionnements adaptées à des contextes particuliers afin de minimiser les coûts logistiques engendrés dans un réseau logistique multi produits, multi niveaux confronté à une demande probabiliste. Au cours de cette thèse, nous nous sommes attachés à : - Proposer des méthodes de gestion des stocks et du transport pour des familles de produits dans différents contextes : - Une première politique de réapprovisionnement est proposée pour une famille de produits caractérisée par une demande aléatoire et répétitive. Cette politique est définie par un niveau de commande et par un niveau de ré-complètement de stock pour chaque produit et une période de réapprovisionnement. Dès qu’un produit atteint le niveau de commande, un réapprovisionnement de tous les produits de la famille est déclenché. - Une deuxième politique de réapprovisionnement est proposée pour une famille de produits caractérisée par une demande très aléatoire et ponctuelle. Cette politique est basée sur les ruptures de stock. A chaque rupture d’un produit présent dans le stock il y a déclenchement d’un réapprovisionnement de tous les produits de la famille. - Proposer une méthode de classification multicritères afin de constituer des groupes de produits relevant d’une politique donnée, chaque classe ou famille regroupant des produits réagissant identiquement. Cette classification des produits en familles homogènes permet d’identifier les caractéristiques déterminantes dans le choix des méthodes de gestion de stock et de transport. - Analyser et comparer les performances de ces deux politiques d’approvisionnement par rapport à des politiques de référence, ainsi que leur sensibilité au regard de quelques paramètres discriminants : variabilité de la demande ; coût des produits ; coût des commandes urgentes… / The aim of this work is to propose methods of inventory management tailored to specific contexts in order to minimize logistics costs incurred in a logistics network multi-product, multi-level faces a probabilistic demand. In my research work, we have focused on the following scientific key-issues: - The proposal of methods of inventory and transportation management for products families in different contexts. The first one is defined to solve the problems identified in a product family characterized by a variable and repetitive demand. This policy is defined by an ordering and a replenishment level for each product and a periodic review. As soon as a product reaches the ordering level, replenishment of the same family products is triggered. • The second one is dedicated to a product family which is characterized by a very punctual and variable demand. This policy is based on inventory shortages. Each shortage of a product in store triggers replenishment of all products of the same family. - The proposal of a multi-criteria classification method in order to select the suitable inventory management method according to specificities of the product and the demand - The analysis and performance comparison of the two procurement policies proposed with standard policies, and their sensitivity with respect to some parameters discriminating: demand variability, cost of products, cost of rush orders.