Cette thèse vise à comprendre comment des organismes variés tels que les plantes clonales, les humains ou les guêpes parasitoïdes résolvent un problème commun : Comment se comporter dans un environnement hétérogène de manière à prélever le maximum de ressource ? Les organismes n'ayant pas la capacité d'identifier les solutions théoriquement optimales, nous avons étudié les heuristiques permettant de se comporter efficacement sans calcul. Les insectes parasitoïdes, modèles de choix de l'écologie comportementale, nous montrent que l'information perçue de l'environnement influence de manière complexe le comportement d'approvisionnement. Malheureusement, le processus décisionnel sous-jacent n'est pas accessible directement par les méthodes d'investigation connues. Nous avons donc exploré les processus cognitifs convergeant avec les modèles décisionnels optimaux en utilisant l'Homme. De fortes similitudes ont été relevées entre les deux modèles biologiques, mettant ainsi en évidence des points de convergence entre les mécanismes proximaux du comportement. L'environnement et l'histoire évolutive des organismes influencent donc la prise de décision en favorisant l'émergence et le maintien d'heuristiques efficaces indépendamment du degré de complexité cognitive. Cette problématique a été étendue aux plantes clonales qui explorent le milieu par le biais de prolongements végétatifs. Nous avons identifié l'information pertinente et la règle décisionnelle optimale pour une plante clonale afin de maximiser l'exploitation d'une ressource (nutriments, eau, lumière). Les plantes clonales semblent se comporter de manière cohérente avec les prédictions du modèle optimal, révélant un processus décisionnel encore insoupçonné chez ces organismes.

Le but du travail réalisé dans cette thèse est de fournir aux fournisseurs de services une solution qui est capable de non seulement déployer les services dans le cloud de façon économique, automatique, mais aussi à grande échelle. La première contribution traite le problème de la construction d'un nouveau service demandé par le client à partir de services disponibles dans le cloud de manière à satisfaire les exigences en termes de qualité de service ainsi qu'en termes de coût. Nous présentons ce problème par un modèle analytique et proposons un algorithme heuristique dont la performance est améliorée de 20-30% par rapport aux autres approches. La seconde contribution est une solution pour déployer les services dans le cloud en considérant les demandes des utilisateurs finaux. Pour assurer qualité de services dans une grande échelle, le service demandé est dupliqué et distribué dans le réseau; chacun de ses réplicas servira les utilisateurs à proximité. Le plan d'approvisionnement selon lequel le service est dupliqué dépend de sa demande, ce qui ne cesse pas de changer en quantité ainsi qu'en distribution, ce qui rend le problème plus compliqué. Nous proposons une solution qui est capable de s'adapter aux changements dans le réseau, y compris ceux des demandes de ses utilisateurs. Enfin, nous proposons un système basé sur OpenStack qui permet de déployer les services complexes dans un cloud qui couvre différente locations (cloud multi-site). A partir d'une demande du client, le système automatiquement calcule le plan d'approvisionnement optimal et le déploie en respectant les contraintes du client.

Cette thèse se déroule au sein du projet ToDo (Time versus Optimality in discrete Optimization ANR 09-EMER-010) financé par l'Agence Nationale de la Recherche. Nous nous intéressons à la résolution exacte et approchée de deux problèmes de graphes. Dans un souci de compromis entre la durée d'exécution et la qualité des solutions, nous proposons une nouvelle approche par partition en cliques qui a pour but (1) de résoudre de manière rapide des problèmes exacts et (2) de garantir la qualité des résultats trouvés par des algorithmes d'approximation. Nous avons combiné notre approche avec des techniques de filtrage et une heuristique de liste. Afin de compléter ces travaux théoriques, nous avons implémenté et comparé nos algorithmes avec ceux existant dans la littérature. Dans un premier temps, nous avons traité le problème de l'indépendant dominant de taille minimum. Nous résolvons de manière exacte ce problème et démontrons qu'il existe des graphes particuliers dans lesquels le problème est 2-approximable. Dans un second temps nous résolvons par un algorithme exact et un algorithme d'approximation le problème du vertex cover et du vertex cover connexe. Puis à la fin de cette thèse, nous avons étendu nos travaux aux problèmes proches, dans des graphes comprenant des conflits entre les sommets.

A PARTIR DU FORMALISME DES SYSTEMES DE REGLES DE DECISION, ON DEFINIT DEUX TYPES DE PROCESSUS DECISIONNELS: LES PROCESSUS FERMES (PDF) PORTANT SUR DES SYSTEMES REPRESENTES DANS DES ESPACES FINIS; ET LES PROCESSUS OUVERTS (PDO) POUR DES SYSTEMES A ESPACES D'ETATS INFINIS. ON CONSIDERE CES PROCESSUS COMME DES ALGORITHMES PARTICULIERS ET ON S'INTERESSE A LEUR MODELISATION, LEUR ANALYSE ET L'OPTIMISATION DE LEUR COMPLEXITE, SELON DIFFERENTS CRITERES, EN TENANT COMPTE DE LA COMPLEXITE DE LA TACHE D'OPTIMISATION ELLE-MEME. LA CARACTERISATION DE CETTE TACHE, EN TANT QUE PROBLEME NP-DUR AU SENS FORT ET APPROXIMATION NP-DUR, CONDUIT A DEVELOPPER DES SCHEMAS D'APPROXIMATION QUI GENERALISENT LES ALGORITHMES DE RECHERCHE HEURISTIQUE DANS LES GRAPHES ET HYPERGRAPHES EN PROCEDURES EPSILON -ADMISSIBLES. DEUX PROCESSUS DECISIONNELS EN ROBOTIQUE SONT TRAITES: L'UN FERME PORTANT SUR L'APPRENTISSAGE D'UN CLASSIFIEUR POUR L'IDENTIFICATION D'OBJETS, ET L'AUTRE OUVERT POUR LA GENERATION DE PLANS

La SNCF utilise plusieurs engins spécialisés pour ausculter les fissures internes du rail. La fréquence d'auscultation de chaque rail est fonction du tonnage cumulé qui passe dessus. La programmation des engins d'auscultations ultrasonores est aujourd'hui décentralisée. Dans le cadre d'une étude de réorganisation, la SNCF souhaite étudier la faisabilité de l'optimisation de certaines tournées d'inspection. Dans le cadre de cette thèse de doctorat, l'optimisation de la programmation des engins d'auscultation à ultrasons est étudiée. Une modélisation mathématique sous forme de problème de tournées sur arcs généralisant plusieurs problèmes académiques est proposées. Une méthode de résolution exacte, appliquant la décomposition de Benders, est détaillée. À partir de cette approche, une heuristique de génération de colonnes et de contraintes est présentée et analysée numériquement sur des données réelles de 2009. Enfin, un logiciel industriel développé autour de cette approche est présenté.

Dans cette thèse, nous étudions trois problèmes d'ordonnancement de la chaîne logistique dans le modèle de production à la demande. Le premier problème est un problème d'ordonnancement de production et de distribution intermédiaire dans une chaîne logistique avec un producteur et un prestataire logistique. Le deuxième problème est un problème d'ordonnancement de production et de distribution aval avec des dates de début au plus tôt et des dates limites de livraison dans une chaîne logistique avec un producteur, un prestataire logistique et un client. Le troisième problème est un problème d'ordonnancement de production et de distribution aval avec des temps de réglage et des fenêtres de temps de livraison dans une chaîne logistique avec un producteur, un prestataire logistique et plusieurs clients. Pour les trois problèmes, nous étudions les problèmes d'ordonnancement individuels et les problèmes d'ordonnancement coordonnés. Nous proposons des algorithmes polynomiaux ou prouvons la NP-Complétude de ces problèmes, et développons des algorithmes exacts ou heuristiques pour résoudre les problèmes NP-Difficiles. Nous proposons des mécanismes de coordination et évaluons le bénéfice de la coordination. / In this dissertation, we aim at investigating three supply chain scheduling problems in the make-To-Order business model. The first problem is a production and interstage distribution scheduling problem in a supply chain with a manufacturer and a third-Party logistics (3PL) provider. The second problem is a production and outbound distribution scheduling problem with release dates and deadlines in a supply chain with a manufacturer, a 3PL provider and a customer. The third problem is a production and outbound distribution scheduling problem with setup times and delivery time windows in a supply chain with a manufacturer, a 3PL provider and several customers. For the three problems, we study their individual scheduling problems and coordinated scheduling problems: we propose polynomial-Time algorithms or prove the intractability of these problems, and develop exact algorithms or heuristics to solve the NP-Hard problems. We establish mechanisms of coordination and evaluate the benefits of coordination.

La capacité à gagner du temps et à diminuer ses efforts est l'une des qualités de l'être humain, qui a conduit à exercer la pensée depuis l'Antiquité jusqu'à ces dernières décennies, caractérisées par l'émergence du mélange entre la rapidité des calculs et la précision des résultats, et ce dans plusieurs domaines. Le problème des tournées de véhicules et ses extensions sont, pour les théoriciens de ces utilités, d'une réelle importance quant aux applications du monde réel. Des recherches récentes dans ce domaine ont permis des avancées significatives dans la formulation des problèmes ainsi que dans la conception et l'analyse d'algorithmes. Dans cette étude, nous nous intéressons au problème de la logistique. Notre attention se porte en particulier sur un cas des réseaux de télécommunication, 2ECON-NDPR, et sur la façon de créer des designs d'une manière intelligente pour assurer la vitalité et la durabilité de la circulation de l'information. En outre. Nous choisissons les variantes problème de tournées de véhicules avec fenêtres de temps et problème de tournées de véhicules sélectives des familles VRP et OP respectivement. C'est dans ce cadre que s'inscrit cette thèse. La conception des solutions pour ces problèmes fait appel à la technique de programmation approchée connue pour sa rapidité de calcul. Il s’agit de Beam-search et de la recherche locale à grand voisinage. Nous présentons tout d’abord une étude détaillée des dernières problématiques précitées ainsi que différents types de méthodes de résolutions. Puis, nous exposons une méthode de recherche locale à grand voisinage adaptée pour la conception de réseau de survie avec relais, une proposition d’un algorithme de résolution approchée à trois phases pour le CVRPTW et, enfin, une proposition d'un algorithme de résolution approchée hybride pour le TOP. / The need to save time as well as minimize effort is part of the human condition and it has driven our though s from antiquity until these last few decades, now characterized by the emergence of a mix in all fields between rapidity of calculation and precision in the result. The vehicle routing problem and its extensions are an important field for theorists of these utilities for real-world applications. Recent research in the field has led to significant advantages in problem formulation and designing algorithm analyses. This study considers logistics problems. A particular locus was given to a certain case of telecommunications networks 2ECONNDPR, as well as the method of intelligently creating designs to ensure vitality and durability in information circulation. Furthermore, the study considered vehicle routing problems, with time windows and orienteering problems from the VRP and OP families, respectively. This is the framework for this thesis. Solutions to these problems use programming techniques known for their calculation speed, i .e ., Beam-search and very large-scale neighborhood searching. First, a detailed study is presented of these above mentioned problems, along with the various types or resolution methods. Next, a very large-scale neighborhood search method is presented, suited to the design of a survivable network with relay, a proposition for a three-stage heuristic for the capacitated vehicle routing problem with time windows and, finally, a proposition for a hybrid heuristic for the team orienteering problem.

« Le design : une attitude pas une profession », selon le mot de László Moholy-Nagy, est un champ d’éclosion des objets et environnements, qui, aussi bien sur le plan de sa pratique que sur celui de sa théorie, n'est pas sans poser quelques difficultés quant à sa définition. Ce constat liminaire soulève la question des manières de produire les artefacts qui viennent à prendre place — parmi nous — au sein d'un monde déjà ouvré. Tandis que l'absence d'assignation arrêtée et l'attitude a-disciplinée, à laquelle le mot « design » renvoie historiquement, mettent en crise — de façon problématique mais plutôt heureuse — les attendus de la société marchande, la lecture de L'invention du quotidien (de Certeau) ouvre la possibilité d'une enquête sur les différents modes opératoires de la culture ordinaire, désignés plus largement par l'expression « manières de faire ».Concomitamment, que fait au juste le design ? Où et comment opère-t-il de manière vive, foncièrement utile, plus que simplement efficace et créative ? Il s’agit de faire accueil aux pratiques qui traversent et débordent les cadres spécifiques couramment admis de l’agence, du bureau d’étude, des médias ou encore de l’école; déjouent les stratégies, et œuvrent, incidemment, par « coups tactiques ». Ces innombrables faits anonymes ont déjà été appréhendés, thématisés, récupérés. Une considération critique, une mise en perspective conceptuelle et une étude historique de certains cas et textes doit permettre de faire valoir à la méditation du designer, mais aussi d'authentifier pour un plus large public, la part non-négligeable, non-héroïque, mais toujours fabricante de ces ars. / « Designing is not a profession but an attitude », as de László Moholy-Nagy wrote, is an object and environment growth field, which, both in terms of its practice and that of its theory, is not without some difficulties in its definition. This preliminary finding raises the question of the ways in which producing the artifacts that come to take place — among us — at the heart of a world already designed. While the absence of fixed classification and the non-disciplined attitude, from which the word « design » historically refers, put in crisis — problematically yet nevertheless fruitful — the expectations from the consuming society, the reading of The Practice of everyday Life (De Certeau) opens the possibility of investigating the various procedures of ordinary (and every day) culture, known widely as « ways of operating » or « arts of doing ». In keeping with this idea, the question raised is : what does design concretely do? Where and how does it operate vividly, in a more fundamentally useful manner, than just in an effective and creative way? It's about accepting and even embracing the practices that cross and transcend specific frameworks commonly accepted in places such as offices, firms, media or even by academia; thwarting recognized strategies, and working, incidentally, by « tactical tricks ». Those innumerable anonymous facts have already been apprehended, themed, recovered. A critical consideration in setting a conceptual perspective and historical contexts, considering some cases, should allow to assert the meditation of the designer, but also to authenticate to a wider public, the non-negligible and non-heroic, but always productive part of those ars.

Dans cette thèse, nous traitons essentiellement des problèmes de lot sizing en désassemblage avec une structure de produits à désassembler à deux niveaux sans composants communs. Nous traitons deux problèmes différents. Dans le premier problème, nous considérons un seul produit et la contribution porte sur le développement de deux modèles de programmation en nombres entiers. Le premier modèle est considéré sans ventes perdues où toutes les demandes doivent être satisfaites, et le deuxième est considéré avec ventes perdues où les demandes peuvent ne pas être satisfaites. Pour la résolution de ce problème, nous développons d’abord une approche analytique permettant de calculer les stocks de surplus (avant la résolution du problème) à la fin de l’horizon de planification. Ensuite, nous adaptons trois heuristiques connues pour leurs performances et largement utilisées dans le problème lot sizing en production « Silver Meal, Part Period Balancing et Least Unit Cost ». Dans le deuxième problème, nous considérons plusieurs produits avec contrainte de capacité et la contribution porte sur l’extension des deux modèles précédents. Le premier est également considéré sans ventes perdues et le deuxième avec ventes perdues. En ce qui concerne la résolution de ce problème et compte tenu de sa complexité, un algorithme génétique est d’abord proposé. Ensuite, afin d’améliorer cet algorithme, nous intégrons une heuristique Fix-and-Optimize dans ce dernier tout en proposant une approche hybride. Finalement, des tests sont effectués sur de nombreuses instances de la littérature afin de montrer l’efficacité et les limites de chaque approche de résolution / In this thesis, we mainly deal with lot sizing problems by disassembling with a structure of products to disassemble with two levels and without commonality components. We treat two different problems. In the first problem, we consider a single product whose contribution focuses on developing the two programming models integers. The first model is considered without lost sales where all demands must be satisfied, and the second one is considered with lost sales where demands may not be met. To solve this problem, we first develop an analytical approach to calculate the surplus stocks (before solving the problem) at the end of the planning horizon. Then we adapt three heuristics known for their performance and widely used in the lot sizing problem of production "Silver Meal, Part Period Balancing and Least Unit Cost". In the second problem, we consider a number of products with capacity constraint, and the contribution relates to the extension of the two previous models. The first is considered without lost sales and the second with lost sales. Regarding the resolution of this problem and given its complexity, a genetic algorithm is first proposed. Then, to improve this algorithm, we integrate a Fix-and-Optimize heuristic in the latter while offering a hybrid approach. Finally, various tests are performed on different literature instances to demonstrate the effectiveness and limitations of each solving approach

Dans cette thèse, nous abordons le problème de la planification de la production dans un système de type flow-shop, en tenant compte de l’aspect énergétique. Le système de production est composé de différentes machines fiables, séparées par des zones de stockage à capacité infinie. L’horizon de planification est composé de différentes périodes, chacune étant caractérisée par une durée, un coût d’électricité, une puissance maximale et des demandes de chaque produit. L’objectif consiste en la minimisation du coût total de production en terme d’électricité, stockage, mise marche (ou changement de série) et puissance demandée par période. Dans un premier temps, nous proposons une modélisation pour le problème de lot-sizing dans un système de type flow-shop, à capacité finie, dans le cas mono-produit. Étant donné que ce type de problème est NP-difficile, des méthodes approchées ont été développées afin de fournir des solutions de bonne qualité dans un temps réduit (heuristiques dédiées, heuristique de type Fix and Relax, algorithme génétique). Dans un deuxième temps, une généralisation du modèle pour le cas multi-produits a été considérée. De même, des méthodes approchées ont été proposées pour la résolution de ce type de problème / In this thesis, we deal with the production planning problem in a flow-shop system with energy consideration. The manufacturing system is composed of reliable machines separated by buffers with infinite capacities. The planning horizon is defined by a set of periods where each one is characterized by a length, an electricity price, a maximal allowed power and an external demand of each product. The purpose is to minimize the total production cost composed of electricity, inventory, set-up (or product series change) costs and a required power per period.In the first step, we propose mathematical models for a single item capacitated lot-sizing problem in a flow-shop system. Since this problem is known to be NP-hard, approximating methods are developed in order to provide solutions with good quality in a reasonable time (dedicated heuristics, Fix and Relax heuristic, genetic algorithm).In the second step, a generalization of the model for multi-items is considered. Similarly to the first case, approximating methods are proposed to solve this problem