Cette thèse aborde la gestion des ressources humaines dans un centre d'appels. Plus spécifiquement, nous nous intéressons aux problèmes de dimensionnement et de planification. L'objectif sous-jacent est d'assurer la meilleure qualité de service au client (par exemple minimiser le délai d'attente) avec un coût salarial minimum pour l'entreprise. Ces problématiques sont généralement modélisées dans la littérature par le problème de construction de vacation (shift-scheduling problem). Pour appréhender ce problème, nous introduisons le paradigme de chaîne d'activités. Ce paradigme nous permet de représenter la grande diversité des environnements et des contraintes de gestion des ressources humaines dans un centre d'appels. Nous traduisons ensuite ce paradigme en programme linéaire en nombres entiers pour résoudre les problèmes de dimensionnement et de planification. Nous proposons enfin une méthode pour intégrer au programme linéaire en nombres entiers un objectif de qualité de service non linéaire.

Le regroupement des blocs opératoires au sein d'un Plateau Médico-Technique (PMT) présente des enjeux dans la phase de conception (dimensionnement des ressources et choix d'organisation) et dans la phase de pilotage (planification de l'activité et affectation des ressources humaines et matérielles) face auxquels les décideurs hospitaliers manquent d'outils. En réponse à ces besoins, cette thèse propose une démarche globale d'aide à la décision pour la conception du PMT et le pilotage des ressources humaines mutualisées de ce secteur. Cette démarche aborde trois principaux problèmes. Dans un premier temps, nous nous intéressons à la modélisation des processus de PMT existants, dont le but est de faire émerger un diagnostic et d'engager une démarche d'amélioration de la performance. Ces modèles sont réutilisés dans un second temps pour la modélisation des processus cibles qui nous permettent d'obtenir, par simulation de l'activité, les courbes de charge exprimant les besoins en personnel. Nous abordons la question du dimensionnement du personnel regroupé du PMT par la construction des vacations couvrant cette charge prévisionnelle, à l'aide de la Programmation Linéaire en Nombres Entiers (PLNE) couplée à la simulation de flux. Dans un troisième temps, nous étudions deux problèmes de planication d'horaires de travail : celui des infirmiers anesthésistes et celui des médecins anesthésistes, pour lesquels nous développons plusieurs approches de résolution basées sur la Programmation Linéaire Mixte (PLM) et sur la Programmation Par Contraintes (PPC), expérimentées et validées dans le cadre d'applications réelles.

Cette thèse s'inscrit dans le cadre du développement d'outils d'aide à la décision pour la configuration des lignes d'usinage modulaires à partir d'équipements standard. Le problème de configuration se pose en termes de sélection d'un sous-ensemble d'unités d'usinage et de leur affectation aux postes de travail définissant ainsi la structure de la ligne. Le problème revient à trouver la meilleure solution en termes de coût de mise en oeuvre en prenant en compte différents types de contraintes : productivité minimum à assurer, précédence, incompatibilité et capacité de stations et ligne. Le cœur de la thèse est dédié à l'étude des lignes avec un mode d'activation parallèle des unités d'usinage dans les stations. Dans ce cas, le début d'un cycle est marqué par l'enclenchement simultané de toutes les unités d'usinage de la ligne. Pour ce problème, nous avons proposé un modèle générique pour une approche par programmation par contraintes et deux modèles linéaires en nombres entiers.

Cette thèse porte sur la modélisation et l'apprentissage automatique des préférences, dans le contexte industriel de l'impression en grand format. En particulier, nous nous intéressons à l'automatisation de la configuration d'impression. De par la palette des comportements possibles, cette fonctionnalité n'est triviale, ni à concevoir, ni à utiliser. Nous proposons une nouvelle approche pour en améliorer les deux aspect complémentaires : évolutivité et utilisabilité. Notre réalisation principale est un système de recommandation adaptatif, basé sur trois contributions originales : une modélisation de la configuration d'impression grand format à partir d'un modèle de préférence, sous la forme de problèmes d'optimisation sous contraintes, un modèle des préférences de l'imprimeur, sous la forme de fonctions d'utilité additive linéaires par morceaux, basée sur une famille d'attributs adaptée, un algorithme d'apprentissage automatique d'ordonnancements à partir de données comparatives. Basé sur l'algorithme rankSVM (noyau linéaire), notre méthode d'apprentissage permet d'adapter la complexité de l'espace de description des données, tout en conservant la linéarité

Ce travail s'attache à décrire l'intérêt de l'analyse d'intervalles en ordonnancement. L'analyse d'intervalles considère les relations d'ordres existantes (algèbre de Allen) entres certains intervalles caractéristiques des tâches à ordonnancer. On montre comment, pour certains problèmes particuliers, elle permet de définir des conditions de dominance ou des conditions suffisantes d'optimalité, caractérisant des ensembles remarquables de solutions. Dans le cas de certains problèmes à une machine réputés difficiles, nous montrons comment de telles conditions peuvent être utiles pour déduire des nouvelles formulations de programmation linéaire en nombres entiers très efficaces. De plus, les conditions étant relativement indépendantes des valeurs numériques du problème, on montre aussi leur intérêt pour la caractérisation d'ensembles flexibles et robustes de solutions. D'autres travaux seront également évoqués dans lesquels la notion d'intervalle est centrale.

Le secteur des semi-conducteurs a connu un développement considérable ces dernières décennies, du fait des nouvelles applications de la microélectronique dans l'industrie. Le processus de fabrication est réputé pour sa complexité. L'un des ateliers les plus critiques de la production, l'atelier de photolithographie, est régi par un ensemble conséquent de contraintes de production. La multiplicité des ressources utilisées, le nombre important de produits traités, en font une zone importante à optimiser. Les objectifs de la thèse ont été de modéliser cet atelier sous la forme d'un problème d'ordonnancement sur machines parallèles et d'optimiser plusieurs critères jugés pertinents pour évaluer la qualité des solutions. Des résultats en termes de complexité, et d'algorithmes de résolution, ont permis une application industrielle, dans la mesure où un logiciel d'optimisation destiné à l'ordonnancement des lots en photolithographie a été développé. / Semiconductor manufacturing has grown considerably in recent decades, due to new industrial applications of microelectronic devices. The related manufacturing process is known to be complex. A bottleneck process step, the photolithography workshop, gathers various types of constraints, related to the number of auxiliary resources and the tools characteristics. The aims of the thesis were to model this workstation as a parallel machine scheduling problem and to optimize various criteria, determined by industrial needs. Some complexity results are provided and optimization algorithms led to an industrial application, i.e. a software providing optimized schedules in a specific fab.

La structure de projet se retrouve dans de nombreux contextes de l'industrie et des services. Il s'agit de réaliser un ensemble d'activités pouvant être connectées par des liens logiques de séquence (antériorité), en faisant appel à des ressources disponibles en quantité limitée. L'objectif est la minimisation d'un critère généralement lié à la durée ou au coût du projet. La plupart des problèmes d'ordonnancement de projet dans la littérature considèrent une unité de temps commune pour la détermination des dates d'exécution des activités et pour l'évaluation instantanée du respect des capacités des ressources qu'elles utilisent. Or, s'il est souvent nécessaire en pratique d'obtenir un calendrier détaillé des plages d'exécution des activités, l'utilisation des ressources peut être évaluée sur un horizon plus agrégé, comme par exemple les quarts de travail des employés. Dans cette thèse, un nouveau modèle intégrant ces deux échelles de temps est présenté afin de définir le problème d'ordonnancement de projet avec agrégation périodique des contraintes de ressources (PARCPSP). Ce problème est étudié du point de vue de la théorie de la complexité et des propriétés structurelles sont établies, mettant notamment en évidence des différences majeures avec le problème classique d'ordonnancement de projet sous contraintes de ressources (RCPSP). De ces propriétés sont dérivées des formulations exactes basées sur la programmation linéaire en nombres entiers, comparées en termes de qualité de la relaxation linéaire. Par ailleurs, plusieurs heuristiques, telles que des algorithmes de liste, ou une méthode approchée basée sur une résolution itérative qui exploite différentes échelles de temps, sont proposées. Les résultats expérimentaux montrent l'intérêt de ces différentes méthodes et illustrent la difficulté du problème. / The project structure arises in many fields of industry and services. It consists in performing a set of activities that may be linked by precedence relations, and use resources whose capacity is limited. The objective is to minimize a criterion usually linked to the duration or the cost of the project. Most of project scheduling problems in the literature assume that the same time scale should be used to determine activity start and completion dates and check resource constraints at each time. However, although it is often required in practice to build a precise schedule specifying the execution range of each activity, the resource usage can be evaluated on an aggregated basis, like worker shifts. In this thesis, a new model that enables the integration of these two time scales is presented in order to define the periodically aggregated resource-constrained project scheduling problem (PARCPSP). This problem is studied within the framework of complexity theory and several structural properties are established, highlighting major differences with the standard resource-constrained project scheduling problem (RCPSP). These properties allow deriving exact formulations based on integer linear programming, whose linear relaxations are compared. Moreover, several heuristics, such as schedule generations schemes, or an approached method based on a multi time scale iterative process, are proposed. Experimental results show the interest of these different methods and point out the intractability of the problem.

Le dimensionnement des lots de production est une des nombreuses activités survenant dans le cadre de la planification de production. Il a pour objet de déterminer quand et combien produire de façon à réaliser le meilleur compromis possible entre la minimisation des coûts liés à la production (coûts fixes de reconfiguration de la ressource, coûts de stockage...) et la satisfaction de la demande des clients Nous nous intéressons ici un problème de planification de production par lots connu sous le nom de "Discrete Lot-sizing and Scheduling Problem" ou "DLSP". Plus précisément, nous étudions plusieurs variantes de ce problème dans lesquelles les coûts et/ou les temps de changement de produits sur la ressource sont dépendant de la séquence et nous proposons diverses extensions d'une méthode disponible dans la littérature pour la résolution exacte du problème mono-niveau, mono-ressource. Nos contributions portent à la fois sur la modélisation du problème et sur l'implémentation de méthodes efficaces de résolution. En ce qui concerne la modélisation, nous étudions l'intégration de divers aspects opérationnels dans le modèle de base afin d'en améliorer la pertinence industrielle. Ainsi nous considérons les extensions suivantes : la prise en compte d'une structure de produits "multi-attributs" qui permet de diminuer la taille du problème d'optimisation à résoudre, l'intégration de temps de changement positifs afin de mieux modéliser la perte de production causée par une reconfiguration de la ressource et la présence de plusieurs ressources parallèles dont la production doit être planifiée simultanément. En ce qui concerne la résolution du problème, nous présentons pour chacune des extensions du modèle de base une approche de résolution visant à fournir des solutions optimales exactes. En général, les résultats de nos expériences numériques montrent l'utilité pratique de ces algorithmes pour la résolution d'instances de moyenne et grande taille en des temps de calcul compatibles avec une application industrielle

Aujourd'hui, le fait que la mémoire constitue un goulot d'étranglement pour les performances des programmes est un truisme. Les compilateurs doivent donc optimiser les programmes afin d'éviter de recourir à la mémoire, et ceci en utilisant au mieux les registres disponibles dans le processeur à parallélisme d'instructions (ILP).<br /><br />Cette thèse réexamine le concept de la pression des registres en lui donnant une plus forte priorité par rapport à l'ordonnancement d'instructions, sans ôter à ce dernier ses possibilités d'extraction de parallélisme. Nous proposons de traiter le problème des registres avant la phase d'ordonnancement. Deux grandes stratégies sont étudiées en détail. La première consiste à analyser et manipuler un graphe de dépendance de données (GDD) pour garantir les contraintes de registres sans allonger son chemin critique (si possible). Nous introduisons la notion de saturation en registres qui est la borne exacte maximale du besoin en registres de tout ordonnancement valide, indépendamment des contraintes architecturales. Son but est d'ajouter des arcs au GDD pour que la saturation soit en dessous du nombre de registres disponibles. Réciproquement, la suffisance est le nombre minimal de registres dont il faut disposer pour produire au moins un ordonnancement valide pour le GDD. Si cette suffisance est au dessus du nombre effectif de registres, alors les accès à la mémoire sont inévitables.<br />Notre deuxième stratégie construit une allocation de registres directement dans le GDD en optimisant la perte du parallélisme intrinsèque.<br /><br />Cette thèse considère des blocs de base, des graphes acycliques de flots de contrôles et des boucles internes destinées au pipeline logiciel. Nos expériences montrent que nos heuristiques sont presque optimales. L'étude prouve que nous pouvons et devons traiter les contraintes de registres avant la phase d'ordonnancement tout en garantissant une liberté pour l'extraction et l'exploitation de l'ILP.

Détecter des similarités et des homologies entre protéines est une étape cruciale du processus d'annotation des génomes. Afin de détecter des homologies, les alignements de séquences, globaux ou locaux, sont couramment utilisés. Néanmoins, dans la "zone d'ombre", nous devons utiliser les méthodes de reconnaissance de repliements. Dans ce domaine, le problème du "Protein Threading" (PTP) utilise des paramètres pairés pour aligner globalement une séquence de protéine avec une structure de protéine. À notre connaissance, il n'existe pas de méthode d'alignement local utilisant des paramètres pairés. À partir du PTP, nous proposons cinq modélisations mathématiques de ces alignements locaux qui ont été implémentées et testées grâce au logiciel CPLEX 10.0. Nous avons ensuite développé un algorithme dédié permettant de résoudre un de ces modèles. Cet algorithme utilise des techniques connues en recherche opérationnelle : la séparation-évaluation, la descente de sous-gradient et la relaxation lagrangienne. Bien que les alignements locaux soient d'une plus grande complexité, nous montrons qu'ils sont réalisables et qu'ils améliorent la qualité des alignements.