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Le travail réalisé dans le cadre de cette thèse propose une démarche de sélection de partenaires (fournisseurs et prestataires) dans une chaîne logistique durable en boucle fermée. Il s’agit d’évaluer les partenaires en fonction de critères économiques, environnementaux, et sociétaux puis de sélectionner ceux qui interviennent dans la chaîne logistique en respectant un ensemble des contraintes. Nous développons une méthode d’évaluation et de classement des partenaires basée sur une approche hybride en utilisant les méthodes AHP et PROMETHEE, dans un environnement flou. Ensuite, nous proposons un modèle mathématique multi-objectif qui permet non seulement de minimiser le coût total de la chaîne logistique, mais également de maximiser la valeur totale de l’approvisionnement, minimiser les émissions de gaz à effet de serre et maximiser le bénéfice sociétal. Nous utilisons une approche max-min pondérée pour résoudre le modèle proposé à l’aide de l’outil de modélisation et d’optimisation GAMS. / Reverse logistics network design is a crucial issue in which it is important to take into account the selection of the most appropriate partner with sustainability concerns. This partner can be a supplier or a third-party reverse logistics provider (3PRLP). However, research works that consider reverse logistics (RL) network design, partner selection, and sustainability issues simultaneously are rather limited till now. This research work proposes an integrated sustainable approach for partner selection and closed-loop supply chain (CLSC) network configuration, particularly in the case of outsourcing reverse logistics process to third-party provider. We propose a trade-off between sustainability criteria for both supplier and 3PRL provider selection. A multi-objective mixed-integer programming (MILP) model is also proposed to configure CLSC network and to select the best partners. The model minimizes the total cost of sourcing, and the total greenhouse gas emissions, while it maximizes the total value of reverse logistics, and the number of new job opportunities. A numerical example is also presented to illustrate the proposed approach.

Dans la recherche de performance de chaînes logistiques, la modélisation et la simulation de ces chaînes prenant en compte des aspects organisationnels s‘avèrent nécessaire. Dans cette perspective, nous proposons tout d‘abord un nouveau cadre méthodologique de modélisation et simulation orienté agents de chaînes logistiques, prenant en compte explicitement les aspects organisationnels, tant structurels que dynamiques, ainsi que des observables et indicateurs dans la modélisation de ces chaînes. Ce cadre méthodologique est structuré selon deux niveaux d'abstraction principale qui sont : un niveau conceptuel et un niveau opérationnel. Pour chacun de ces niveaux nous avons différents modèles qui sont proposés et décrit en détail. Ensuite, afin de simuler les modèles de simulation de ces chaines logistiques obtenus par ce cadre méthodologique, nous proposons une architecture logicielle multi-paradigmes spécifique. Cette architecture qui supporte l‘intégration de différentes plates-formes de simulation, est basée sur un médiateur, constituant un système multi-agents, et assurant l‘interaction entre les simulateurs. Les agents de ce médiateur sont chargés de collecter les informations permettant de produire les observables, maintenir la structure organisationnelle lorsque des entités organisationnelles (groupes) sont distribués sur différents simulateurs, l‘interopérabilité entre ces simulateurs, et enfin garantir la validité de la simulation d‘un point de vue temporel. Enfin, la mise en œuvre du cadre méthodologique et de l‘architecture logicielle proposés sont illustrées sur un cas industriel réaliste de chaîne logistique. La présentation des phases de conception est détaillée ainsi que la spécification et l‘implémentation du cas industriel au sein de l‘environnement de modélisation et de simulation proposé. / In the search for performance of supply chains, modeling and simulation of these chains, taking into account the organizational aspects are needed. In this perspective, firstly we propose a new methodology for modeling and simulation of supply chains oriented agents, taking into account explicitly the organizational aspects, both structural and dynamic as well as observable indicators in the modeling of these chains. This methodological framework is structured along two main levels of abstraction, conceptual and operational levels. For each level we have models that are proposed and described in details. Then, to simulate the simulation models of supply chains obtained by this methodological framework, we propose a multi-paradigm software architecture specific. This architecture supports the integration of different platforms simulation is based on a mediator, providing a multi-agent system, and ensuring the interaction between the simulators. The agents of this mediator is responsible for collecting required information to produce observables and maintaining the organizational structure while the organizational entities (groups) are distributed over different simulators and interoperability between these simulators, and finally ensuring the validity of the simulation for a temporal point of view. Finally, the implementation of the methodological framework and the proposed software architecture are shown in a realistic industrial case supply chain. The presentation of the design phase is detailed and the specification and implementation of industrial case in environmental modeling and simulation proposed.

Le cadre général des travaux de cette thèse est la chaîne logistique des pièces de rechange et particulièrement l’amélioration de sa performance en prévision et en gestion des stocks à plusieurs niveaux de service. La spécificité d’une demande faible et erratique ne permet pas l’utilisation des approches classiques de prévision. Par ailleurs, les mesures de performance associées reposant sur des indicateurs purement statistiques ne reflètent pas nécessairement les objectifs de gestion d’une chaîne logistique qui cherche à s’aligner avec différents niveaux d’exigence des contrats de maintenance. Après une description des processus et des outils en prévision et en gestion de stocks utilisés dans ce contexte, ces travaux proposent de nouvelles approches de sélection des méthodes de prévisions qui intègrent prévision et gestion de stocks, qui permettent la priorisation en service ou en inventaire et qui utilisent une segmentation par profil de la demande et par niveau de maturité des pièces. Par la suite, ces travaux considèrent le cas de la différenciation client dans le modèle de gestion de stocks basé sur des prévisions, en comparant la performance de la politique à niveau critique avec les politiques classiques à stock commun ou séparé. Chaque processus étudié a été accompagné d’une analyse comparative entre différentes méthodes de prévisions et politiques de gestion de stocks sur des données réelles du cas d’application industrielle de la chaine logistique de GE Healthcare. Ce qui a permis de construire un ensemble de recommandations en fonction de la segmentation de la pièce et des priorités des décideurs. / The main scope of these works is the spare parts supply chain management, particularly the improvement of forecasting and inventory management performance. The specificity of low and erratic demand does not allow the use of conventional approaches of forecasting. Moreover, the associated performance measurements, based on purely statistical indicators, are not adapted to this context. Indeed, it should align with different levels of expectations of the maintenance contracts. After a presentation of the processes and tools used by the dedicated literature. Here we propose new performance analysis approaches seeking to combine the statistical performance of forecasting methods and inventory management performance while considering decision makers priorities and using demand pattern as well as parts age segmentations. These works also address the use of customer differentiation in the inventory model based on forecasting, by comparing the performance of the critical level policy with the common stock and separated stock policies. Each studied process was associated with a comparative analysis of different forecasting methods and inventory management models based on real data of the spare parts supply chain of GE Healthcare, which allowed us to define a set of methods and parameters recommendations according to both part segmentations and supply chain priorities.

Dans le cadre de la thèse portant sur l’optimisation et simulation de la chaîne logistique agricole, c'est l'activité de collecte qui est concernée, la période de moisson étant primordiale en matière de quantité et qualité de production, i.e. des revenus pour les agri-culteurs et des richesses pour le territoire. Plus spécifiquement, celle-ci implique les opérations de récolte, transport et stockage des céréales, réalisées par plusieurs exploitations agricoles, dispersées géographiquement. En vue d'aborder la complexité et la nature dyna-mique de la chaîne logistique d’une coopérative agricole française dans son intégralité, nous avons développé un système d'aide à la décision, qui s'inscrit dans la cadre de la recherche opérationnelle (RO) et plus précisément se réfère à l'optimisation linéaire, robuste et stochastique; la simulation de flux à évènements discrets; ainsi qu'à leur couplage. De plus, la synergie créée entre les outils de la RO, le système d’information géographique, la statistique inférentielle et prédictive rend le système d'aide à la décision compétitif et performant, capable de répondre convenablement au besoin de l’industriel / To overcome the new challenges facing agricultural sector, imposed by globalisation, changing market demands and price instability, the crop production supply chain must particularly be very reactive, flexible, with a high yield and at low cost. Its improving and eventual re-configuration can lead to an upgrade in efficiency, responsiveness, business integration and make it able to confront the market competitiveness. The thesis is thus placed in this particular context and aims to support decision making in crop harvesting activity, which is considered the pivotal stage in the cereal production circuit owing to its high cost and impact on the returns earned. Managing the harvest activity involves gathering, transportation and storage operations, performed by a collection of agricultural holdings geographically dispersed. Besides its practical relevance, this thesis forms part of the Operational Research (OR) and more specifically, refers to the linear and stochastic programming, discrete event simulation, and their coupling. In addition, the synergy created between OR, inferential and predictive statistics, geographical information system tools makes the decision support system competitive, efficient and responsive

Les travaux de cette thèse concernent la modélisation et l'optimisation de chaînes d’approvisionnement en biomasses pour de futures bio-raffineries. En effet, des chaînes d'approvisionnement efficaces sont essentielles pour fournir aux installations de conversion, de façon régulière, des quantités suffisantes de biomasse de qualité à des prix raisonnables. Le problème est tout d'abord décrit puis modélisé.Un modèle de réseau et un modèle de données sont ensuite développés pour permettre de décrire la structure de la chaîne d'approvisionnement et ses données, sans affecter le modèle mathématique sous-jacent. Ce dernier (MILP) combine pour la première fois divers aspects, soit originaux, soit gérés séparément dans la littérature. A partir des demandes de la raffinerie, une résolution exacte précise les activités logistiques dans le réseau et les équipements nécessaires, afin de minimiser le coût total composé des coûts de récoltes, de transport et de stockage. Des études de cas sont décrites pour illustrer ce modèle de planification tactique multi-biomasse et multi-période. Un modèle plus compact est aussi élaboré pour traiter des instances de très grandes tailles. Il est illustré par une étude de cas réelle pour une bio-raffinerie prévue près de Compiègne. Pour finir, les développements effectués pour la mise en place d’un prototype logiciel d’aide à la décision sont présentés et des recommandations d’un futur logiciel commercial sont proposées / The research works of this thesis address the problem of modeling and optimizing biomass supply chains for biorefineries. Indeed, efficient supply chains are essential to provide conversion facilities with sufficient quantities of quality biomass at reasonable prices. The problem is described and modeled.A network model and a data model are developed to allow to describe the structure of the supply chain and its data, without affecting the underlying mathematical model. The latter is a mixed-integer linear programming that combines for the first time various aspects, either original or tackled separately in the literature. For given refinery needs, its exact resolution by CPLEX specifies the logistic activities in the network (amounts harvested, baled, transported, stored etc.) and the necessary equipment, in order to minimize a total cost including harvesting costs, transport costs and storage costs. Case studies are described to illustrate this multi-biomass and multi-period tactical planning model.A more compact model is also elaborated to cope with large-scale instances. It is illustrated using a real case study for a bio-refinery planned near Compiègne, France.Finally, the developments conducted for the implementation of a prototype of decision-support application are presented and recommendations for coming to a commercial software are proposed

Le domaine de la logistique implique souvent la résolution de problèmes combinatoires complexes. Ces derniers font également implicitement référence à des processus, acteurs, activités et méthodes concernant divers aspects qu'il faut considérer. Ainsi, un même problème peut faire intervenir des processus de vente/achat, transport/livraison et gestion de stock. Ces processus sont tellement divers et interconnectés qu'il est difficile pour un logisticien de tous les maîtriser. Dans cette thèse, nous proposons l'explicitation, par le biais d'ontologies, de connaissances conceptuelles et sémantiques concernant les processus logistiques. Ces connaissances explicites sont alors mises à contribution pour construire un système à base de connaissances permettant de guider les logisticiens dans la construction, de façon incrémentale et semi-automatique, de solutions informatiques à un problème qui leur est posé à un moment donné. Nous mettons en oeuvre une ontologie concernant le domaine de la logistique connectée à une ontologie associée à la problématique de l'optimisation. Nous établissons ainsi un lien sémantique explicite entre le domaine de la logistique et celui de l'optimisation. Cela permet aux logisticiens d'identifier de façon précise et sans ambigüité le problème logistique auquel il est confronté et les problèmes d'optimisation associés. L'identification des problèmes conduit alors à un processus de choix des solutions allant du choix du processus logistique précis à mettre en oeuvre à celui de la méthode de résolution du problème combinatoire et cela jusqu'à la découverte du composant informatique à invoquer et qui est matérialisé par un service web. L'approche que nous avons adoptée et mise en oeuvre a été expérimentée avec les problèmes de routage de véhicules, le problème de transport ferroviaire de passagers et le problème de terminaux de conteneurs. / Logistics problems are often complex combinatorial problems. These may also implicitly refer to the processes, actors, activities, and methods concerning various aspects that need to be considered. Thus the same process may involve the processes of sale/purchase, transport/delivery, and stock management. These processes are so diverse and interconnected that it is difficult for a logistic expert to compete all of them. In this thesis, we propose the explications with the help of ontologies of conceptual ans semantic knowledge concerning the logistic processes. This explicit knowledge is then used to develop a reasoning system to guide the logistic expert for an incremental and semi-automatic construction of a software solution to an instantly posed problem. We define an ontology concerning the inter-connected logistics and associated optimization problem. We, henceforth, establish an explicit semantic link between the domains of logistics and the optimization. It may allow the logistic expert to identify precisely and unambiguously the confronted logistic problem and the associated optimization problem. The identification of the problems then leads to a process to choose the solutions ranging from the choice of the precise logistic process to be implemented to that of the method to solve the combinatorial problem until the discovery of the software component to be invoked and which is implemented by a web service. The approach we have adopted and implemented has been experimented with the "Vehicle Routing Problems", the "Passenger Train Problem" and the "Container Terminal problems".

Le présent travail s’intéresse à la prise en compte de l’incertitude et du risque pour l’optimisation de la planification de production au niveau tactique d’une entreprise multi-sites d’une chaîne logistique. La méthode proposée permet d’assurer une planification des opérations de production et d’approvisionnement tout en intégrant au sein de son processus décisionnel un mécanisme de gestion de risque, en présence de diverses sources d’incertitude et d’ambigüité. Pour cela, une «bibliothèque» de critères structurés en deux classes indépendantes : critères de performance et critères de risque a été proposée, dans laquelle le décideur peut sélectionner ceux qui sont en cohérence avec ses préférences et sa stratégie de planification. La méthode doit chercher le bon compromis entre les performances et les risques prédéfinis par le décideur. Pour cela, nous nous somme dirigés dans un premier temps sur le développement d’une approche d’aide à la décision multicritères floue couplant un modèle analytique et la méthode TOPSIS floue. Cette approche consiste à générer un éventail de plans réalisables, caractérisés par leur performance et leur résistance aux risques. Le décideur peut alors choisir le plan qui reflète le compromis le plus adapté à sa stratégie de décision. Une deuxième approche d’optimisation multi-objectifs floue a été proposée dans un deuxième temps pour faire face à des problèmes de planification de grande taille au sein des chaînes logistiques opérant dans un environnement dynamique et incertain. Cette approche combine la méthode TOPSIS Floue, la programmation multi-objectifs possibiliste et la méthode du Goal Programming. L’objectif est de déterminer un plan jugé de bon compromis vis-à- vis des préférences du décideur par rapport aux objectifs de performance et de résistance aux risques. L’instanciation des deux approches proposées sur un exemple numérique a montré leur applicabilité et leur efficacité pour faire face à des problèmes de planification des chaînes logistiques utilisant des données incertaines et des préférences subjectives. Les expérimentations des deux approches permettant de tirer un ensemble d’enseignements utiles. / The work reported in this dissertation deals with risk-oriented integrated procurement–production approaches for tactical planning in a multi-echelon supply chain network presenting various sources of uncertainty and ambiguity. The proposed method allows planning of production and supply operations while integrating a risk management mechanism into its decision-making process, in the presence of various sources of uncertainty and ambiguity. So, a library" of criteria structured into two independent classes: Performance-based and risk-based decision criteria were proposed, in which the decision-maker can select those that are consistent with his preferences and his planning strategy. The method must seek the right compromise between performance and risk predefined by the decision-maker. To reach this goal, we initially focused on the development of a fuzzy multi-criteria decision making approach coupling an analytical model and the fuzzy TOPSIS method. This approach generates a range of feasible plans, characterized by their performance and their resistance to risks. The decision-maker can then choose the plan that reflects the compromise that best suits its decision strategy. Afterwards, a fuzzy multi-objective optimization approach was proposed to deal with large-scale planning problems within supply chains operating in a dynamic and uncertain environment. This approach second combines the Fuzzy TOPSIS method, the possibilistic multi-objective programming and the Goal Programming method. The objective is to determine a plan that is judged to be a good compromise compared to the decision maker's preferences regarding the performance and risk objectives. The instantiation of the two proposed approaches on a numerical example has shown their applicability and tractability to deal with supply chain planning problems in the presence of uncertain data and subjective preferences. The experiments of the two approaches make it possible to draw a useful set of lessons. The experiments of the two approaches show a set of useful issues.

Le management de la chaîne logistique concerne un large éventail d’activités. Nombreuses ceux qui ont un caractère incertain apportant souvent des conséquences inattendues. Malgré cela, l’incertitude est fréquemment non considérée dans la gestion de la chaîne logistique traditionnelle. En plus de l’incertitude, l’indisponibilité des ressources augmentera la complexité du problème. En prenons en compte les contraintes d’incertitude et de disponibilité nous étudions le management de la chaîne logistique selon différents aspects. Cette thèse représente une tentative de recherche afin d’aborder ce problème d’une façon systématique et complète et nous espérons que notre travail contribuera aux futurs travaux de recherche et sera utile aux gestionnaires de la chaîne logistique. Nous nous concentrons sur trois sources classiques de l’incertitude ; celle de la demande, celle la fabrication et celle liée à la distribution. Pour chaque source d’incertitude, nous analysons ses causes et ses impacts sur les performances de la chaîne logistique. L’incertitude est spécifiée dans des problèmes classiques concrets et des approches sont proposées pour les résoudre. Nous nous sommes également focalisés sur le problème bi-niveau de vendeur de journaux qui représente une chaîne logistique miniature, concerné par une double incertitude. Les méthodes utilisées offrent une bonne démonstration du traitement des variables incertaines dans les problèmes de décision / Supply chain management involves a wide range of activities. Among most of them, uncertainty exists inherently and always brings some consequence not expected. However, uncertainty is not considered much in conventional supply chain management. In the case where availability of resources is not what we expect, complexity of supply chain management increases. Taking constraints of uncertainty and availability into account, we aim to discuss supply chain management from different aspects. This thesis is an attempt of systematic and complete research from this point and we would like to offer some references to researchers and managers in supply chain. We focus on three classic sources of uncertainty: demand, manufacturing and distribution. For each source of uncertainty, we analyze its cause and its impact to the performance of the supply chain. Uncertainty is specified into concrete classic problem and an approach is proposed to solve it. Furthermore, bi-level newsboy problem as a miniature of supply chain, is focused under double uncertain environment. Treating uncertain variables is actually a treatment on operational level. The methods used offer good demonstration in treating uncertain variables in decision problems

À cause des stratégies de production et de marketing de plus en plus ambitieuses tellesque le Juste-À-Temps et la production adaptée au client, les approches de collaboration logistique verticale qui sont courantes atteignent une limite d'efficacité notamment en transport. La collaboration logistique horizontale (CLH) et plus particulièrement la mutualisation, dont l'efficacité a été prouvée dans la littérature et dans les cas réels, a attiré l'attention des chercheurs ainsi que des praticiens. Cependatn, un des obstacles principaux à la mise en œuvre des CLHs est l'absence d'un mécanisme de collaboration raisonné, en particulier un mécanisme de partage des gains. Nous identifions deux formes d'organisation des CLHs : centralisée limité en pratique à de petites coalitions et décentralisée pouvant comprendre de nombreux participants. Pour des CLHs centralisées, nous proposons un modèle de collaboration qui est un processus de conduite qui intègre les outils d'aide à la décision. Nous développons également un mécanisme de partage par la théorie des jeux. Ce mécanisme est applicable aux différentes catégories des CLHs centralisées, qui peuvent être modélisées par des jeux coopératifs super-additif et non-super-additifs. Afin de proposer un plan de partage crédible aux collaborateurs, ce mécanisme de partage prend en compte la contribution de chacun des collaborateurs, la stabilité de la coalition et leur pouvoir de négociation. Ce cadre est illustré par des exemples numériques issus de cas logistiques. Pour la mise en œuvre des CLHs décentralisées, nous proposons un cadre de travail de logistique collaborative qui est ouvert aux participants potentiels, et avons conçu des protocoles fondés sur le mécanisme d'enchère combinatoire, qui spécifient l'allocation de demande de livraison et la détermination de paiement pour faciliter les collaborations. Cette dernière partie s'appuie sur la théorie dite de Mechanism design. / As the result of the more and more ambitious production and marketing strategies,such as Just-In-Time and increasing customization of products, the current vertical logistics collaboration approaches based on single supply chain seems insufficient to achieve further improvements in transportation efficiency. The horizontal logistics collaboration (HLC), which has been proved an effective approach to efficiency improvement, has attracted both academics and practitioners. One of the main barriers to the implementation of HLCs is the lack of feasible collaboration mechanism, in particular the gain sharing mechanism. We identify two organizational forms of HLCs: the centralized and decentralized ones. For centralized HLCs, we propose a collaboration model that is a collaboration conducting process integrating decision-aiding tools to guide the implementation of the collaboration. We also develop a generally applicable game-theoretic sharing mechanism for different categories of centralized HLCs modeled as super-additive and non-super-additive cooperative games. This sharing mechanism takes into account the collaborators' contribution, the coalition stability, and the bargaining power to propose a credible sharing scheme for collaborators. The approach is illustrated by numerical example taken from logistics cases. For the implementation of the decentralized HLCs, we propose an open collaborative logistics framework, and design the system protocols as the collaboration mechanism that specifies the combinatorial-auction-based request allocation and payment determination to foster the collaborations.