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.

La logistique est un enjeu majeur de la compétitivité des entreprises multinationales. La performance logistique est majoritairement définie lors de la structuration stratégique du réseau logistique. Appliqué au constructeur automobile PSA Peugeot Citroën, une approche d'aide à la décision est proposée pour optimiser la localisation des investissements capacitaires et la répartition des volumes de production. Ce problème de planification stratégique de réseau logistique international est décomposé en trois sous-problèmes de complexité croissante donnant chacun lieu à une revue de littérature et à des propositions de méthodes d'optimisation heuristiques ou métaheuristiques. Ces méthodes sont validées sur des jeux de données de test ainsi que sur un cas d'étude industriel. Un prototype d’application d’aide à la décision s’intégrant dans le système d’information de l’entreprise est présenté. / Logistics is a major challenge for the competitiveness of multinational enterprises. Logistics performance is largely defined in the design of the logistics network. Applied to the car maker PSA Peugeot Citroen, a decision support approach is proposed to optimize the location of investments in manufacturing capacity and the location of production volumes. This problem of international logistics network strategic planning is divided into three sub-problems of increasing complexity each giving rise to a literature review and proposals for methods of heuristics or metaheuristics optimization. These methods are validated on sets of test data as well as an industrial case study. A prototype implementation of the decision support system integrated into the company's information is presented.

La thèse porte sur la proposition de méthodes d’optimisation (modèles mathématiques et métaheuristique) et leur couplage avec un modèle de simulation pour la résolution de problèmes de livraison collecte incluant la planification des horaires des chauffeurs. L’originalité de ces travaux porte sur la diversité des ressources (véhicule, chauffeur, quai de chargement, de déchargement, contenant, ligne de production, aire de nettoyage) et des contraintes (incompatibilité véhicule/contenant, date de début au plus tôt, date de fin souhaitée, planning…) à prendre en compte. L’objectif est de proposer une organisation permettant de réaliser l’ensemble des transports tout en minimisant les retards et les heures supplémentaires. La première partie s’intéresse au transport d’un seul type de produit. Le problème est modélisé comme un RCPSP avec profil de demande en ressources variable. Les transports à vide sont modélisés comme des temps de montage dépendant de la séquence. Deux programmes linéaires en nombres entiers sont proposés. La seconde partie concerne le transport de plusieurs types de produit. Le problème présente une double complexité qui est résolue par le couplage d’une recherche locale itérée avec un modèle de simulation. Le modèle de simulation permet de répondre à la complexité structurelle et fonctionnelle, notamment en raison de la diversité des ressources. La troisième partie intègre la définition des horaires de travail des chauffeurs. Une approche itérative incluant un modèle de simulation, un programme linéaire en nombres entiers et le couplage précédemment présenté est proposée. Ce problème est traité dans un contexte hospitalier pour le transport de contenants propres ou sales (repas, linge, médicaments) entre sites de consommation et sites de production. Chaque partie fait l’objet d’une expérimentation avec des données réelles. / The thesis focuses on the proposed optimization methods (metaheuristics and mathematical models) and their coupling with a simulation model to solve problems of collection including delivery scheduling drivers. The originality of this work focuses on the diversity of resources (vehicle, driver, dock loading, unloading, container production line, cleaning area) and constraints (incompatibility vehicle / container, start date earlier desired end date, planning ...) to take into account. The objective is to provide an organization to achieve all transport while minimizing delays and overtime. The first part focuses on the transport of a single type of product. The problem is modeled as a demand profile RCPSP with variable resources. Empty transports are modeled as time-dependent assembly sequence. Two integer linear programs are proposed. The second part concerns the transport of several types of product. The problem has a double complexity that is determined by the coupling of an iterated local search with a simulation model. The simulation model allows to meet the structural and functional complexity, mainly because of the diversity of resources. The third part includes the definition of working hours of drivers. An iterative approach including a simulation model, an integer linear program and previously presented coupling is proposed. This problem is treated in a hospital setting for transporting containers clean or dirty (food, clothes, medicine) between sites of consumption and production sites. Each party is subject to an experiment with real data.

Nous nous sommes intéressés à la problématique d’organisation des tournées de soins à domicile dans le cadre de structures de maintien à domicile comme par exemple les service d’Hospitalisation À Domicile ou les Services de Soins Infirmiers À Domicile. Les soins sont prodigués au domicile des patients par un ou deux soignants d’un type défini, comme médecin ou infirmier par exemple pendant une période de disponibilité du patient. Le patient est caractérisé par un niveau de dépendance et peut exprimer une préférence pour être soigné par un soignant plutôt qu’un autre. L’objectif est de construire les tournées des soignants en rendant visite à tous les patients tout en minimisant la longueur (ou durée) des tournées, en équilibrant les tournées suivant le niveau de dépendance des patients et en favorisant la préférence des patients. Après avoir réalisé un état de l’art des problèmes d’organisation de tournées de soins à domicile, nous proposons deux modélisations mathématiques de notre problème sous la forme d’un multiple Traveling Salesman Problem avec fenêtres de temps (m-TSPTW) auquel s’ajoute des contraintes spécifiques comme la synchronisation d’activités ou la prise en compte de types de ressource et des critères de performance propres au problème (équilibrage et préférence). Nous avons ensuite proposé des méthodes approchées basées sur des couplages métaheuristique - modèle de simulation testées sur des instances de la littérature d’un problème proche du nôtre et des instances adaptées à notre problème. Pour terminer, nous abordons trois perspectives de recherche :- la réorganisation des tournées suite à l’absence d’un soignant,- la prise en compte de temps de transport stochastique,- la localisation de structures de maintien à domicile et l’impact sur la construction des tournées. / We are interested in a routing problem within the context of home health care. The cares are provided by one or two caregivers with the required type at the patient’s home during the patients’ availability. A type is doctor or nurse for instance. Each patient is characterized by a dependency level and may give a preference for a caregiver. The goal is to construct the tour for each caregiver visiting all patients, minimizing the length of the tours, balancing the workload of the caregivers and maximizing the satisfaction of the patients. We present a state of the art of the home health care problem. Then we propose two mathematical models of our problem based on the multiple Traveling Salesman Problem with Time Windows (m-TSPTW) with specific constraints like the activities’s synchronization or ressources’ type. The performance criteria are specific of our problem : workload balancing and patients’ satisfaction. We then propose approached methods based on combination between Metaheuristics and simulation model. This méthods have been tested on dataset from the literature and dataset adapted to our problem. We conclude with three research perspectives :- the reorganization of the tours when a caregiver is not available,- the integration of stochastic transport time,- the location of home support structure and its impact on the routes’ construction.

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.

L’inférence du modèle de préférence à partir des jugements préférentiels fournis par le décideur, Élicitation des Préférences (EP), est fondamentale au sein de l’Aide Multicritère à la Décision (AMCD), car l’élaboration des recommandations à la fois plausibles, constructives et convaincantes requiert que l’analyste construise un modèle de préférence qui rende compte fidèlement du jugement du décideur. Cependant, l’EP est une mission délicate, parce qu’il s’agit d’attribuer des valeurs aux paramètres du modèle de préférence choisi. Dans ce cadre, plusieurs aspects sont étudiés. Puisque les modèles de préférence étant de plus en plus complexes, on fait alors appel à des algorithmes sophistiqués, et il faut d’autant plus tenir compte de l’aspect computationnel.Ce travail de thèse vise à concevoir des algorithmes afin d’inférer du modèle de préférence à partir des comparaisons par paire (possiblement incohérentes), et de considérer des données de (relativement) grande taille. En particulier, nous nous sommes intéressés à un modèle de rangement multicritère récemment proposé et faisant appel à un certain nombre de points de référence. Ce modèle fait référence à la méthode intitulée “Ranking with Multiple Profiles” (RMP). Plus précisément, nous considérons une version particulière, dite S-RMP. Nos contributions sont divisées en trois parties. Du point de vue théorique, nous nous adressons sur (1) l’interprètabilité des points de référence et (2) la discriminabilité du modèle S-RMP. En termes d’algorithmes, nous présentons, d’abord, (3) un nouveau programme linéaire pour inférer du modèle S-RMP en tenant compte les incohérences et (4) une version robuste améliorée; en outre, (5) une métaheuristique qui procède avec des données massives. (6) Nous menons alors les analyses numériques. (7) Le développement de deux services web est également inclus. En termes d’application, (8) nous présentons une étude de cas. / The inference of preference model from holistic statements provided by the decision maker (DM), namely, Preference Elicitation (PE), is fundamental to Multi-Criteria Decision Aid (MCDA). In order to conduct plausible, constructive and convincing recommendations, the decision analyst should always take the DM’s preference system into account. However, PE might be tricky, as it involves setting appropriately a series of parameter values of the considered model. Various aspects should be considered. Since the preference models are becoming more and more complicated, PE usually relies on sophisticated algorithms, whereas this brings additionally the computational aspect into consideration.This PhD thesis aims at developing new elicitation algorithms dealing with (possibly inconsistent) pairwise comparisons and processing with (relatively) large input datasets. In particular, a recently introduced multi-criteria ranking method making use of a certain number of reference points is considered. It is known as RMP method as abbreviated for Ranking with Multiple reference Points. More specifically, we are interested in one of its Simplified version, namely S-RMP method. Our contributions are divided into three parts. From the theoretical perspective, we are concerned about (1) the interpretation of reference points in such models and (2) the discriminability of S-RMP model. From the algorithmic perspective, we propose firstly (3) a new linear programming formulation for eliciting S-RMP models from inconsistent pairwise comparisons and also (4) an improved robust elicitation algorithm; besides, (5) a metaheuristic for learning S-RMP models from massive data. (6) Numerical analyses are then performed. (7) The development of two web services is also included. From the practical perspective, (8) we present a realistic case study.

La traduction automatique statistique est un domaine très en demande et où les machines sont encore loin de produire des résultats de qualité humaine. La principale méthode utilisée est une traduction linéaire segment par segment d'une phrase, ce qui empêche de changer des parties de la phrase déjà traduites. La recherche pour ce mémoire se base sur l'approche utilisée dans Langlais, Patry et Gotti 2007, qui tente de corriger une traduction complétée en modifiant des segments suivant une fonction à optimiser. Dans un premier temps, l'exploration de nouveaux traits comme un modèle de langue inverse et un modèle de collocation amène une nouvelle dimension à la fonction à optimiser. Dans un second temps, l'utilisation de différentes métaheuristiques, comme les algorithmes gloutons et gloutons randomisés permet l'exploration plus en profondeur de l'espace de recherche et permet une plus grande amélioration de la fonction objectif. / Statistical Machine Translation is a field ingreat demand and where machines are still far from producing human-level results.The main method used is a segment by segment linear translation of a sentence, which prevents modification of already translated parts of the sentence. Research for this memoir is based on an approach used by Langlais, Patry and Gotti 2007, which tries to correct a completed translation by modifying segments following a function which needs to be optimized. As a first step, exploration of new traits such as an inverted language model and a collocation model brings a new dimension to the optimization function. As a second step, use of different metaheuristics, such as the greedy and randomized greedy algorithms, allows greater depth while exploring the search space and allows a greater improvement of the objective function.

La dispersion spatiale de l'habitat et des activités de ces dernières décennies a fortement contribué à un allongement des distances et des temps de trajets domicile-travail. Cela a pour conséquence un accroissement de l'utilisation des voitures particulières, notamment au sein et aux abords des grandes agglomérations. Afin de réduire les impacts dus à l'augmentation du trafic routier, des services de covoiturage, où des usagers ayant la même destination se regroupent en équipage pour se déplacer, ont été mis en place partout dans le monde. Nous présentons ici nos travaux sur le problème de covoiturage régulier. Dans cette thèse, le problème de covoiturage régulier a été modélisé et plusieurs métaheuristiques de résolution ont été implémentées, testées et comparées. La thèse est organisée de la façon suivante: tout d'abord, nous commençons par présenter la définition et la description du problème ainsi que le modèle mathématique associé. Ensuite, plusieurs métaheuristiques pour résoudre le problème sont présentées. Ces approches sont au nombre de quatre: un algorithme de recherche locale à voisinage variable, un algorithme à base de colonies de fourmis, un algorithme génétique guidée et un système multi-agents génétiques auto-adaptatif. Des expériences ont été menées pour démontrer l'efficacité de nos approches. Nous continuons ensuite avec la présentation et la résolution d'une extension du problème de covoiturage occasionel comportant plusieurs destinations. Pour terminer, une plate-forme de test et d'analyse pour évaluer nos approches et une plate-forme de covoiturage sont présentées dans l'annexe. / Nowadays, the increased human mobility combined with high use of private cars increases the load on environment and raises issues about quality of life. The extensive use of private cars lends to high levels of air pollution, parking problem, traffic congestion and low transfer velocity. In order to ease these shortcomings, the car pooling program, where sets of car owners having the same travel destination share their vehicles, has emerged all around the world. We present here our research on the long-term car pooling problem. In this thesis, the long-term car pooling problem is modeled and metaheuristics for solving the problem are investigated. The thesis is organized as follows. First, the definition and description of the problem as well as its mathematical model are introduced. Then, several metaheuristics to effectively and efficiently solve the problem are presented. These approaches include a Variable Neighborhood Search Algorithm, a Clustering Ant Colony Algorithm, a Guided Genetic Algorithm and a Multi-agent Self-adaptive Genetic Algorithm. Experiments have been conducted to demonstrate the effectiveness of these approaches on solving the long-term car pooling problem. Afterwards, we extend our research to a multi-destination daily car pooling problem, which is introduced in detail manner along with its resolution method. At last, an algorithm test and analysis platform for evaluating the algorithms and a car pooling platform are presented in the appendix.

Le volet applicatif de cette thèse porte sur l'agencement d'un logement destiné à une personne en situation de handicap. L'agencement désigne le choix de la position, de la forme et des dimensions des pièces, des portes et des couloirs. L'agencement est généralement élaboré par un architecte, dans le respect d'un nombre si élevé de contraintes qu'il lui est difficile de parvenir qu'il parvienne à toutes les satisfaire : il y a d'abord des contraintes architecturales évidentes : non recouvrement des pièces, largeur suffisante des couloirs, accessibilité à tout point du lieu à partir de tout autre point, nécessité de placer certaines pièces sur des arrivées ou évacuations … Il y a ensuite les contraintes imposées par le handicap : largeur accrue des couloirs (déplacement en fauteuil), nécessité d'assurer un effort quotidien minimum (lutte contre le vieillissement), limitation des escaliers (asthme sévère), éloignement d'une pièce des murs mitoyens (surdité) .... Et il y a finalement les souhaits exprimés par le futur occupant, par exemple minimiser certains trajets, maximiser l’éloignement entre deux pièces ou imposer l’orientation d’une pièce. D’un point de vue formel, notre travail a consisté à développer d'une part des modèles mathématiques et des méthodes algorithmiques capables de gérer ces contraintes et d'autre part des prototypes logiciels opérationnels. Les méthodes élaborées relèvent de deux approches : l'optimisation d'un agencement conçu par l'architecte et la synthèse d'un agencement sans suggestion initiale de l'architecte. La synthèse d'un plan a été abordée comme un problème de type « bin-packing » (réputé NP-difficile) avec des contraintes additionnelles : les objets à placer - les pièces - ont des tailles variables et ils sont soumis à des contraintes fonctionnelles. La méthode de résolution s'appuie sur un premier modèle mathématique, qui prend la forme d’un programme quadratique (linéarisé par la suite) en variables mixtes. Elle a été appliquée avec succès pour placer les pièces d'un logement, pour les dimensionner, pour déterminer les couloirs assurant une complète accessibilité au logement et pour prendre en compte certaines contraintes imposées par le handicap du futur occupant. Un deuxième modèle mathématique a été élaboré pour le placement des portes et une heuristique a enfin été développée pour affecter l'espace occupé par les couloirs non indispensables aux pièces avoisinantes. La totalité de cette démarche a été programmée dans un prototype logiciel pleinement opérationnel. Le deuxième ensemble de contributions concerne l'optimisation d'un agencement existant. Cette optimisation a été conçue comme un processus itératif enchaînant évaluation et modification (amélioration) d'un agencement. Il est décliné de quatre manières : une métaheuristique de type « recuit simulé » et trois méthodes de type « recherche locale », qui explorent l’espace des solutions en utilisant des voisinages spécialement définis. Cette approche a d'une part permis d’appréhender le caractère multicritère de cette problématique et a d'autre part exigé la mise en œuvre de nombreux algorithmes géométriques. Ces travaux sont implantés dans un deuxième prototype logiciel. Ce projet a nécessité la participation à de nombreuses manifestations au-delà du domaine de l’informatique, nationales et régionales, scientifiques et non-scientifiques, organisées par différents organismes politiques et associatifs travaillant sur la problématique du handicap et de l’accessibilité, afin de bien appréhender les attentes du monde scientifique et socioprofessionnel. Cette phase prospective a été concrétisée par la rédaction de nombreux rapports qui ont alimentés la bibliographie du mémoire de thèse / At an application level, this thesis deals with the layout of an accommodation intended for a disabled person. Determining the layout means choosing the position, shape and dimensions of rooms, doors and corridors. It is usually an architect's job but the complexity is such that it is very unlikely that he succeeds in optimally fulfilling all the constraints: first, there are architectural constraints: no room overlapping, sufficient width for the corridors, accessibility to and from any point, mandatory positioning of some rooms on some areas (e.g. water supply and outlet) … Then, there are constraints imposed by disabilities: enlarged corridors (wheelchairs), mandatory daily amount of efforts (fight against aging), reducing the number of steps (severe asthma), moving a room away from shared walls (deafness)... Finally, there are the wishes expressed by the future occupant, such as minimizing some journeys, maximizing the distance between two rooms or fixing a room's orientation. From a formal point of view, our work has consisted, firstly, in developing mathematical models and algorithmic methods to deal with all these constraints and, secondly, in realizing software prototypes applying these concepts. The tools we propose aim either at optimizing a layout previously designed by an architect or at synthesising a layout without any initial suggestions from the architect. Synthesis has been tackled as bin-packing-type problem (known to be NP-hard) but with additional constraints: the objects to be placed (the rooms) have variable sizes and they are submitted to functional constraints. The resolution is based on a first, initially quadratic and then linearized, mixed integer mathematical model. It has been successfully applied to position and dimension the rooms of an accommodation, to determine corridors allowing a full accessibility to all the rooms and to take into account a number of constraints coming from the disabilities of the future occupant. A second mathematical model has been formulated for the positioning of the doors and, finally, a heuristic method has been designed to assign the space used by useless corridors to adjacent rooms. The whole process has been embedded in a fully operational software. The second set of contributions is about the optimization of an existing layout. This task has been tackled through an iterative process, looping on evaluation and modification (improvement) of an accommodation. It has been implemented in four different ways: a metaheuristic (simulated annealing) and three local-search-type methods, which traverse the solution space by using specific definitions of the neighbourhood. This approach has firstly underlined the multicriteria feature of our problem and, secondly, has required the development of many computational geometry algorithms. All this work is integrated in another functional prototype software. To understand the expectations of the scientific, social and professional worlds, this project has implied to take part to various manifestations which were national or regional, in the computer science domain or in others, scientific or non-scientific, organised by various political or non-political organisations working in the field of disabilities and accessibility. This phase has resulted in many reports which have directly fed into the bibliography of this thesis.

De nombreux problèmes d'optimisation propres à différents secteurs industriels et académiques (énergie, chimie, transport, etc.) nécessitent de concevoir des méthodes de plus en plus efficaces pour les résoudre. Afin de répondre à ces besoins, l'objectif de cette thèse est de développer une bibliothèque composée de plusieurs métaheuristiques hybrides distribuées et massivement parallèles. Dans un premier temps, nous avons étudié le problème du voyageur de commerce et sa résolution par la méthode colonie de fourmis afin de mettre en place les techniques d'hybridation et de parallélisation. Ensuite, deux autres problèmes d'optimisation ont été traités, à savoir, le problème d'affectation quadratique (QAP) et le problème de la résolution structurale des zéolithes (ZSP). Pour le QAP, plusieurs variantes basées sur une recherche taboue itérative avec des diversifications adaptatives ont été proposées. Le but de ces propositions est d'étudier l'impact de : l'échange des données, des stratégies de diversification et des méthodes de coopération. Notre meilleure variante est comparée à six des meilleurs travaux de la littérature. En ce qui concerne le ZSP, deux nouvelles formulations de la fonction objective sont proposées pour évaluer le potentiel des structures zéolitiques trouvées. Ces formulations sont basées sur le principe de pénalisation et de récompense. Deux algorithmes génétiques hybrides et parallèles sont proposés pour générer des structures zéolitiques stables. Nos algorithmes ont généré actuellement six topologies stables, parmi lesquelles trois ne sont pas répertoriées sur le site Web du SC-IZA ou dans l'Atlas of Prospective Zeolite Structures. / Many optimization problems specific to different industrial and academic sectors (energy, chemicals, transportation, etc.) require the development of more effective methods in resolving. To meet these needs, the aim of this thesis is to develop a library of several hybrid metaheuristics distributed and massively parallel. First, we studied the traveling salesman problem and its resolution by the ant colony method to establish hybridization and parallelization techniques. Two other optimization problems have been dealt, which are, the quadratic assignment problem (QAP) and the zeolite structure problem (ZSP). For the QAP, several variants based on an iterative tabu search with adaptive diversification have been proposed. The aim of these proposals is to study the impact of: the data exchange, the diversification strategies and the methods of cooperation. Our best variant is compared with six from the leading works of the literature. For the ZSP two new formulations of the objective function are proposed to evaluate the potential of the zeolites structures founded. These formulations are based on reward and penalty evaluation. Two hybrid and parallel genetic algorithms are proposed to generate stable zeolites structures. Our algorithms have now generated six stable topologies, three of them are not listed in the SC-JZA website or in the Atlas of Prospective Zeolite Structures.