Cette thèse porte sur la résolution de problèmes de transport qui intègrent des contraintes temporelles considérant les fenêtres de temps, la synchronisation des visites et l’équilibrage des services. Ces problèmes trouvent plusieurs applications dans le monde réel.L’objectif de nos recherches est l’élaboration de nouvelles méthodes de résolution pour les problèmes considérés en examinant leur performance avec une étude comparative par rapport aux différentes approches de la littérature. Deux variantes sont traitées. Le premier cas étudie le Problème de Tournées de Véhicules avec Fenêtres de Temps (VRPTW). Nous proposons de nouveaux prétraitements et bornes inférieures pour déterminer le nombre de véhicules nécessaires en s’inspirant de travaux menés en ordonnancement (raisonnement énergétique) et d’autres problèmes combinatoires comme la clique maximum et les problèmes de bin-packing. Nous présentons également un algorithme d’optimisation par essaim particulaire qui traite de la minimisation du nombre de véhicules puis de celle du temps de trajet total. Le deuxième cas étudie le Problème de Tournées de Véhicules avec des Fenêtres de Temps et des Visites Synchronisées (VRPTWSyn). Nous proposons plusieurs méthodes basées sur des approches heuristiques et des formulations linéaires avec l’incorporation d’inégalités valides pour tenir compte de la contrainte de synchronisation. / This dissertation focuses on vehicle routing problems, one of the major academic problems in logistics. We address NP-Hard problems that model some realworld situations particularly those with different temporal constraints including time windows, visit synchronization and service balance.The aim of this research is to develop new algorithms for the considered problems,investigate their performance and compare them with the literature approaches.Two cases are carried out. The first case studies the Vehicle Routing Problem with Time Windows (VRPTW). We propose new lower bound methods for the number of vehicles. Then we present a Particle Swarm Optimization algorithm dealing with the Solomon objective. The second case studies the VehicleRouting Problem with Time Windows and Synchronized Visits (VRPTWsyn).Both exact methods and heuristics are proposed and compared to the literature approaches.

Tableau d’honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales, 2018-2019. / Les activités de distribution et d’entreposage sont des piliers importants de la chaîne d’approvisionnement. Ils assurent la stabilité du flux de matières et la synchronisation de toutes les parties prenantes du réseau. Un centre de distribution (CD) agit comme un point de découplage entre l’approvisionnement, la production et les ventes. La distribution comprend un large éventail d’activités visant à assurer la satisfaction de la demande. Ces activités passent de la réception au stockage des produits finis ou semi-finis, à la préparation des commandes et à la livraison. Les opérations d’un CD sont maintenant perçues comme des facteurs critiques d’amélioration. Elles sont responsables de la satisfaction d’un marché en évolution, exigeant des délais de livraison toujours plus rapides et plus fiables, des commandes exactes et des produits hautement personnalisés. C’est pourquoi la recherche en gestion des opérations met beaucoup d’efforts sur le problème de gestion des CDs. Depuis plusieurs années, nous avons connu de fortes avancées en matière d’entreposage et de préparation de commandes. L’activité de préparation de commandes est le processus consistant à récupérer les articles à leur emplacement de stockage afin d’assembler des commandes. Ce problème a souvent été résolu comme une variante du problème du voyageur de commerce, où l’opérateur se déplace à travers les allées de l’entrepôt. Cependant, les entrepôts modernes comportent de plus en plus de familles de produits ayant des caractéristiques très particulières rendant les méthodes conventionnelles moins adéquates. Le premier volet de cette thèse par articles présente deux importants et complexes problèmes de manutention des produits lors de la préparation des commandes. Le problème de préparation des commandes a été largement étudié dans la littérature au cours des dernières décennies. Notre recherche élargit le spectre de ce problème en incluant un ensemble de caractéristiques associées aux installations physiques de la zone de prélèvement, comme les allées étroites, et aux caractéristiques des produits (poids, volume, catégorie, fragilité, etc.). Une perspective plus appliquée à la réalité des opérations est utilisée dans notre développement d’algorithmes. Les déplacements liés à la préparation des commandes sont fortement influencés par le positionnement des produits. La position des produits dans la zone de prélèvement est déterminée par une stratégie d’affectation de stockage (storage assignment strategy). Beaucoup de ces stratégies utilisent de l’information sur les ventes des produits afin de faciliter l’accès aux plus populaires. Dans l’environnement concurrentiel d’aujourd’hui, la durée de vie rentable d’un produit peut être relativement courte. Des promotions peuvent également être faites pour pousser différents produits sur le marché. Le positionnement fourni par la stratégie d’hier ne sera probablement plus optimal aujourd’hui. Il existe plusieurs études mesurant l’impact d’une bonne réaffectation de produits sur les opérations de prélèvement. Cependant, ils étudient la différence des performances avec les positionnements passés et actuels. La littérature démontre clairement que cela apporte des avantages en termes d’efficacité. Toutefois, les déplacements nécessaires pour passer d’une position à une autre peuvent constituer une activité très exigeante. Ceci constitue le second volet de cette thèse qui présente des avancées intéressantes sur le problème de repositionnement des produits dans la zone de prélèvement. Nous présentons le problème de repositionnement des produits sous une forme encore peu étudiée aux meilleurs de nos connaissances : le problème de repositionnement. Plus précisément, nous étudions la charge de travail requise pour passer d’une configuration à l’autre. Cette thèse est structuré comme suit. L’introduction présente les caractéristiques et les missions d’un système de distribution. Le chapitre 1 fournit un survol de la littérature sur les principales fonctions d’un centre de distribution et met l’accent sur la préparation des commandes et les décisions qui affectent cette opération. Le chapitre 2 est consacré à l’étude d’un problème de préparation de commandes en allées étroites avec des équipements de manutention contraignants. Dans le chapitre 3, nous étudions un problème de préparation des commandes où les caractéristiques des produits limitent fortement les routes de prélèvement. Le chapitre 4 présente une variante du problème de repositionnement (reassignment) avec une formulation originale pour le résoudre. La conclusion suit et résume les principales contributions de cette thèse. Mots clés : Préparation des commandes, entreposage, problèmes de routage, algorithmes exacts et heuristiques, réaffectation des produits, manutention. / Distribution and warehousing activities are important pillars to an effective supply chain. They ensure the regulation of the operational flow and the synchronization of all actors in the network. Hence, distribution centers (DCs) act as crossover points between the supply, the production and the demand. The distribution includes a wide range of activities to ensure the integrity of the demand satisfaction. These activities range from the reception and storage of finished or semi-finished products to the preparation of orders and delivery. Distribution has been long seen as an operation with no or low added value; this has changed, and nowadays it is perceived as one of the critical areas for improvement. These activities are responsible for the satisfaction of an evolving market, requiring ever faster and more reliable delivery times, exact orders and highly customized products. This leads to an increased research interest on operations management focused on warehousing. For several years, we have witnessed strong advances in warehousing and order picking operations. The order picking activity is the process of retrieving items within the storage locations for the purpose of fulfilling orders. This problem has long been solved as a variant of the travelling salesman problem, where the order picker moves through aisles. However, modern warehouses with more and more product families may have special characteristics that make conventional methods irrelevant or inefficient. The first part of this thesis presents two practical and challenging material handling problems for the order picking within DCs. Since there are many research axes in the field of warehousing operations, we concentrated our efforts on the order picking problem and the repositioning of the products within the picking area. The order picking problem has been intensively studied in the literature. Our research widens the spectrum of this problem by including a set of characteristics associated with the physical facilities of the picking area and characteristics of the product, such as its weight, volume, category, fragility, etc. This means that a more applied perspective on the reality of operations is used in our algorithms development. The order picking workload is strongly influenced by the positioning of the products. The position of products within the picking area is determined by a storage assignment strategy. Many of these strategies use product sales information in order to facilitate access to the most popular items. In today’s competitive environment, the profitable lifetime of a product can be relatively short. The positioning provided by yesterday’s assignment is likely not the optimal one in the near future. There are several studies measuring the impact of a good reassignment of products on the picking operations. However, they study the difference between the two states of systems on the picking time. It is clear that this brings benefits. However, moving from one position to another is a very workload demanding activity. This constitutes the second part of this thesis which presents interesting advances on the repositioning of products within the picking area. We introduce the repositioning problem as an innovative way of improving performance, in what we call the reassignment problem. More specifically, we study the workload required to move from one setup to the next. This thesis is structured as follows. The introduction presents the characteristics and missions of a distribution system. Chapter 1 presents an overview of the literature on the main functions of a DC and emphasizes on order picking and decisions affecting this operation. Chapter 2 is devoted to the study of a picking problem with narrow aisles facilities and binding material handling equipment. In Chapter 3, we study the picking problem with a set of product features that strongly constrain the picking sequence. Chapter 4 presents a variant of the reassignment problem with a strong and new formulation to solve it. The conclusion follows and summarizes the main contributions of this thesis. Key words: Order-picking, warehousing, routing problems, exact and heuristic algorithms, products reassignment, material handling.

Ce mémoire présente les résultats de projets d'optimisation de réseaux de transport de l'entreprise Produit Forestier Résolu (PFR). Ces réseaux traitent, dans un cas, du transport de bois brut inter-usine et dans l'autre, de l'approvisionnement et du transport de copeaux vers les papetières. Le projet du transport de bois brut inter-usine cherche à développer un outil d'optimisation pour effectuer la planification du transport du bois brut entre les différentes étapes de production, soit le sciage, le séchage et le planage. Ce projet s'avère nécessaire en raison du contexte opérationnel de PFR, qui possède plusieurs petites usines avec des capacités différentes à chaque étape, demandant donc le transport de produits à différents moments. Le projet se restreint au territoire du Lac Saint-Jean, au Québec. Ce projet est complexe notamment en raison de la gestion des chargements; comme il s'agit de paquets de bois de toutes longueurs et dimensions, il n'est pas possible de simplement considérer une caractéristique physique pour remplir le camion. Les résultats sont prometteurs et proposent, outre une réduction significative du temps de planification, des gains allant de 1200 à 3000$ pour une période de deux semaines. Du côté du transport de copeaux, l'objectif est également de créer un outil d'optimisation, cette fois pour gérer l'approvisionnement en copeaux des papetières de PFR à travers la province de Québec. Ici, le défi est de considérer les recettes de productions aux papetières et d'assurer l'approvisionnement en tenant compte des différents mélanges d'essences aux scieries et les contraintes d'entreposage aux papetières. En raison de l'ampleur du réseau, les résultats sont significatifs, proposant des gains allant de 180 000 à 475 000$ pour une période de 4 semaines, en plus de faciliter la production de différents scénarios étudiant diverses hypothèses.

De nos jours, les services de livraison à domicile deviennent de plus en plus sollicités an de répondre aux besoins des clients qui cherchent à recevoir leurs produits dans les plus brefs délais et avec des coûts raisonnables. Les entreprises œuvrant dans le domaine de la livraison à domicile ont différentes manières de proposer des fenêtres de temps à leurs clients. Certains, comme les bannières à rabais, ont comme objectif d'offrir des solutions de transport au coût minimal. Ces entreprises offrent très peu de flexibilité à leurs clients quant aux modalités de livraison. Ainsi, certains clients pourraient faire leurs achats chez d'autres détaillants qui offrent un meilleur service. D'autres entreprises offrent plus de flexibilité aux clients en mettant à leur disposition un large éventail de fenêtres de temps où pourrait avoir lieu leur livraison. Cette manière de procéder engendre forcément des coûts additionnels, car les conducteurs feront des livraisons dans leurs secteurs plusieurs fois par semaine. Ces coûts seront alors transférés dans les prix de vente de l'entreprise. Ces deux exemples constituent deux méthodes extrêmes pour planifier les livraisons. L'un priorise davantage les coûts au détriment de la satisfaction des clients. Le deuxième effectue le contraire en misant davantage sur la satisfaction des clients au prix d'avoir des coûts de transport plus élevés. Ce mémoire a pour objectif de proposer de nouvelles techniques pour offrir un compromis entre ces deux extrémités. Ces techniques auront pour but d'offrir plusieurs de choix aux clients tout en essayant de maintenir des coûts de livraison qui sont bas. Notre schéma de résolution s'effectue en deux temps : 1. Nous utiliserons des heuristiques pour générer des calendriers de livraison, 2. Nous simulerons des arrivées de clients desquels nous calculerons différentes valeurs pour mesurer la satisfaction du client avec les coûts de transport. Les résultats seront interprétés de manière à regarder tous les aspects techniques et comparer la satisfaction avec les coûts de transport. Mots clés : Livraison à domicile, satisfaction client, tournée de véhicules, offre de fenêtres de temps. / Nowadays, home delivery services have become more and more requested in order to respond to the needs of customers seeking to receive their products as quickly as possible and at a reasonable cost. Home delivery companies have di erent ways of offering time windows to their customers. Some, such as discount banners, aim to provide transportation solutions at minimal cost. These companies offer very little exibility to their customers regarding delivery terms. That's why, some customers could shop at other retailers who offer better service. Other companies offer customers more exibility by providing a wide range of time windows where their delivery could take place. This way of doing things inevitably entails additional costs, since drivers will make deliveries to their zones several times a week. These costs will then be transferred to the sales prices of the company. These two examples are two extreme methods for scheduling deliveries. One prioritizes costs at the expense of customer satisfaction. The second is doing the opposite by focusing more on customer satisfaction at the cost of higher transportation costs. This thesis has as objective to propose new techniques to offer a compromise between these two ends. These techniques will aim to offer many choices to customers while trying to keep shipping costs low. Our resolution scheme is done in two stages: 1. We will use heuristics to generate delivery schedules, 2. We will simulate customer arrivals from which we will calculate different values to measure customer satisfaction with transportation costs. The results will be interpreted in a way that looks at all technical aspects and compares satisfaction with transportation costs. Keywords: Home delivery, customer satisfaction, vehicle routing problem, time windows offer.

Le présent mémoire traite du problème de distribution de l’aide humanitaire en région sinistrée. L’objectif est de distribuer l’aide humanitaire à des zones sinistrées à partir d’un ensemble de centres de distribution via une flotte de véhicules hétérogène. Étant donné le contexte particulier d’urgence, la distribution est planifiée pour satisfaire la demande des zones touchées pour chaque type d’aide humanitaire dans les plus brefs délais, tout en tenant compte à la fois de la durée de déplacement et de la durée de chargement et de déchargement. Dans ce mémoire, nous proposons une approche itérative à deux phases afin d’améliorer la qualité de la solution obtenue par une approche heuristique déjà proposée par Berkoune et al. (2011). Des séries d’expérimentations basées sur des problèmes tests ont été effectuées pour évaluer la qualité de la solution obtenue avec l’algorithme développé. La synthèse des résultats obtenus a démontré que l’approche développée permet de résoudre à l’optimalité des problèmes de taille réduite en évitant d’énumérer de façon exhaustive toutes les combinaisons possibles. Une évaluation du choix de la condition d’arrêt ainsi que trois variantes de l’algorithme développé ont été également proposées. Les résultats obtenus nous ont menés à conclure que lorsque la taille du problème devient importante, les améliorations proposées présenteraient une bonne alternative pour réduire le temps total de calcul et raffiner la qualité de la solution obtenue. Mots clés : Logistique humanitaire, tournées de véhicules, livraison partagée, modélisation mathématique et heuristiques. / This thesis addresses the problem of distribution of humanitarian aid in disaster areas. The objective is to deliver humanitarian aid to the affected areas from a set of distribution centers, by using a fleet of heterogeneous vehicles. Given the particular emergency situation, the distribution is planned to meet the demand of affected areas for each type of humanitarian aid in the shortest possible time, taking into account both the travel and products loading and unloading times. In this thesis, we propose a two-phase solution approach in order to improve the quality of the solution obtained using the heuristic approach previously proposed by Berkoune et al. (2011). A series of experiments are run to assess the quality of the solutions obtained with the developed algorithm. The obtained results showed that the developed approach can solve the problem to optimality for the majority of the instances, avoiding an exhaustive enumeration of all possible combinations. An evaluation of the choice of stopping condition and three Variants of the developed algorithm are also proposed. The obtained results show that when the problem size becomes large, the proposed improvements provide a good alternative to reduce the total computation time and improve the quality of the obtained solution. Keywords: Emergency logistics, vehicle routing, split delivery, mathematical modeling and heuristics.

Ce document a pour but de décrire les processus de prise d’appels et de formation des routes de la compagnie Med Express. L’étude commence par effectuer la cartographie des flux des opérations ainsi qu’une analyse sur la construction des routes. L’analyse des routes construites par Med Express a démontré qu’il y avait un haut taux de retard. En utilisant un algorithme, la moyenne d’appels par route est restée semblable, mais sans aucun retard. En traitant les appels comme préprogrammés, le nombre moyen d’appels par route a augmenté tout en diminuant la distance totale parcourue. Ces résultats nous ont permis d’affirmer que la séparation myope des appels entre les répartiteurs diminue l’efficacité globale de la flotte. De plus, le fait de connaitre la demande à l’avance est un avantage. Finalement, un léger changement dans les heures de cueillettes permet de grandes améliorations globales quant à la distance parcourue et au nombre d’appels par route.

Ce mémoire traite l'intégration dynamique des opérations de gestion des stocks et du transport avec la présence d'un évènement perturbateur, qui est la livraison urgente sur appel imprévue. En s'inspirant du cadre général de l'industrie énergétique et la distribution de l'huile à chauffage en particulier, après une revue de littérature exhaustive des problèmes de tournées de véhicules dynamiques et stockage-routage, nous introduisons une nouvelle variante qui cadre le problème dynamique de stockage-routage avec livraisons sur appel. Notre démarche de traitement s'est devisée en deux grandes étapes. Une première étape, statique et déterministe, s'est focalisée sur la description et la formulation mathématique du problème en se basant sur la programmation linéaire mixte et une résolution exacte à travers l'algorithme de branch-and-cut. Pour le besoin de l'intégration dynamique des livraisons incertaines sur appel dans un temps d'exécution raisonnable, une deuxième étape dynamique s'est concentrée sur le développement d'une heuristique basée sur la recherche tabou avec la configuration de deux politiques dynamiques de contrôle qui étudient les possibilités d'insérer les visites dynamiques soit dans la route en cours d'exécution ou dans celle de la période suivante dans le cas échéant. 72 instances ont été générées, et des analyses ont été menées sur différents facteurs qui peuvent influencer le taux de service des clients dynamiques aussi que les coûts d'opération. / This thesis deals with the dynamic integration of inventory management and transportation operations with the uncertain event of unplanned deliveries following urgent calls. Inspired by the general framework of the energy industry and the distribution of heating oil, in particular, a comprehensive literature review of both problems of dynamic vehicle routing and inventory-routing are conducted. We then introduce a new variant, called the dynamic inventory-routing problem with customer requests. Our solution approach has been divided into two main steps. A static and deterministic first step focused on the mathematical description and formulation of the problem based on a mixed-integer programming model and the development of an exact solution approach through a branch and cut algorithm. Then, to dynamically integrate uncertain on-call deliveries in a reasonable execution time, a second dynamic step is established to develop a heuristic, based on tabu search, with the configuration of two dynamic control policies that consider the possibilities of inserting dynamic visits either in the route under the execution or in that of the following period. 72 instances are generated, and analyses are conducted on various factors that can influence the service level for dynamic customers and operation costs.

Afin de supporter les différentes activités au sein d’un centre hospitalier, le département de logistique est primordial pour offrir un service de qualité. Plus particulièrement, un service de brancarderie est nécessaire afin d’acheminer les patients non autonomes ou du matériel aux différentes unités de soins. La planification de ces activités de transport présente d’importants défis, car elle s’opère dans un environnement dynamique et imprévisible. En plus, l’aspect humain des transports apporte son lot de complication. Ce document traitera de la problématique du transport intrahospitalier au Centre Hospitalier Universitaire de Sherbrooke (CHUS). Cet établissement de santé coordonne ses activités de transports par le biais d’un système centralisé affectant des requêtes de transports aux différents brancardiers. L’outil de simulation va permettre de reproduire les flux à l’intérieur d’un établissement cible. Ensuite, le comportement du modèle de simulation sera mesuré et analysé lorsque des modifications au niveau des différents paramètres sont apportées.

Le problème d'approvisionnement de stations d'essence consiste à livrer des carburants à l'aide d'une flotte de camions-citernes compartimentés en maximisant une fonction de revenu du transporteur. Il convient essentiellement de déterminer les quantités à livrer de chaque produit, de les affecter aux compartiments des véhicules et de construire les routes permettant leur livraison. Cette thèse comporte trois articles présentant chacun une version différente de ce problème d'approvisionnement. / Nous proposons, dans le premier article, une méthode exacte de résolution applicable au cas où la flotte est illimitée et le nombre de stations par route limité à deux. Le problème y est décomposé en un sous-problème d'affectation des produits aux compartiments des véhicules et un sous-problème de routage. L'affectation des produits aux compartiments repose sur un algorithme classique d'affectation dans un graphe bipartite suivi d'un test d'optimalité, et recourt éventuellement à la résolution d'un programme linéaire en nombres entiers. Puisqu'un voyage ne peut desservir plus de deux stations, le problème de routage est réduit à un problème de couplage de coût minimal clans un graphe non bipartite. Deux stratégies sont alors proposées : rechercher un chargement admissible des produits dans les compartiments pour tous les couples possibles de stations, puis résoudre le problème de couplage correspondant, ou générer les routes en résolvant le problème de couplage a priori pour ensuite tester l'existence d'un chargement admissible pour chacune, cette procédure étant répétée aussi longtemps qu'une route non admissible est générée. / Nous présentons dans le second article une heuristique appliquée au problème d'approvisionnement sur plusieurs périodes avec cette fois un nombre limité de camions-citernes. Dans cette version du problème d'approvisionnement, l'objectif est de déterminer pour chacjue période, les stations, les produits et les quantités à livrer, d'affecter les pioduits aux compartiments des camions-citernes et de construire les routes. L'affectation des stations aux différentes périodes est déterminée par un algorithme récursif incluant une procédure d'anticipation des livraisons. Nous proposons par ailleurs une procédure d'affectation des routes aux véhicules (route packing) par laquelle les routes sont affectées aux véhicules. / Dans le troisième article, nous nous intéressons à nouveau au problème monopé¬riode en intégrant cette fois la gestion des fenêtres de temps en dehors desquelles les livraisons ne peuvent avoir lieu. Nous y considérons par ailleurs le cas d'une flotte limitée et relaxons l'hypothèse de limitation des routes à deux stations. Une formulation différente de celle proposée dans le premier article est présentée. Elle repose sur une sélection de routes respectant les contraintes horaires à partir d'un ensemble de routes admissibles générées a priori et éventuellement présélectionnées. De cette formulation, deux heuristiques sont développées reposant sur une présélection des arcs du graphe c

Le problème de tournées de véhicules (Vehicle Routing Problem - VRP) est un problème d'optimisation combinatoire utilisé généralement pour modéliser et résoudre des différents problèmes rencontrés dans les systèmes logistiques et de transport. Dans cette thèse, nous nous sommes intéressés à l'étude et la résolution d'une classe de problèmes du VRP appelée les problèmes de courses d'orientation (Team Orienteering Problem - TOP). Dans cette catégorie de problèmes, il est a priori impossible de visiter tous les clients en raison de ressources limitées. On associe plutôt un profit à chaque client qui représente sa valeur. Ce profit est collecté lorsque le client est visité par l'un des véhicules disponibles. L'objectif est donc de sélectionner un sous ensemble de clients à servir tout en maximisant le profit total collecté. Dans un premier temps, nous avons introduit une nouvelle généralisation pour le TOP que nous avons appelé le Clustered TOP ou CluTOP. Dans cette variante, les clients sont regroupés en sous-ensembles appelés clusters auxquels nous associons des profits. Pour résoudre cette variante, nous avons proposé un schéma exact basé sur l'approche des plans sécants avec des inégalités valides supplémentaires et des pré-traitements. Nous avons également conçu une méthode heuristique basée sur l'approche order first-cluster second. Cette heuristique hybride combine une heuristique de type Adaptive Large Neighborhood Search qui explore l'espace des solutions et une procédure de découpage qui explore l'espace de recherche des tours géants. De plus, la procédure de découpage est renforcée par une recherche locale afin de mieux explorer l'espace de recherche. Le deuxième problème traité dans ce travail s'appelle le Synchronized Team Orienteering Problem with Time Windows (STOPTW). Cette variante avait été initialement proposée afin de modéliser des scénarios liés à la protection des infrastructures stratégiques menacées par l'avancée des feux de forêts. En plus des contraintes de fenêtres de temps et des visites synchronisées, cette variante considère le cas d'une flotte de véhicules hétérogène. Pour résoudre ce problème, nous avons proposé une méthode heuristique basée sur l'approche GRASP×ILS qui est parvenue à dominer la seule approche existante dans la littérature. La dernière variante du TOP abordée dans cette thèse s'appelle le Set Orienteering Problem (SOP). Les clients dans cette variante sont regroupés en sous-ensembles appelés clusters. Un profit est associé à chaque groupe qui n'est obtenu que si au moins un client est desservi par le véhicule disponible. Nous avons proposé une méthode de coupes avec deux procédures de séparation pour séparer les contraintes d'élimination des sous-tours. Nous avons également proposé un algorithme Mémétique avec une procédure de découpage optimale calculée à l'aide de la programmation dynamique. / The Vehicle Routing Problem (VRP) is a family of Combinatorial Optimization Problems generally used to solve different issues related to transportation systems and logistics. In this thesis, we focused our attention on a variant of the VRP called the Team Orienteering Problem (TOP). In this family of problems, it is a priory impossible to visit all the customers due to travel time limitation on vehicles. Instead, a profit is associated with each customer to represent its value and it is collected once the customer is visited by one of the available vehicles. The objective function is then to maximize the total collected profit with respect to the maximum travel time. Firstly, we introduced a new generalization for the TOP that we called the Clustered TOP (CluTOP). In this variant, the customers are grouped into subsets called clusters to which we associate profits. To solve this variant, we proposed an exact scheme based on the cutting plane approach with additional valid inequalities and pre-processing techniques. We also designed a heuristic method based on the order first-cluster second approach for the CluTOP. This Hybrid Heuristic combines between an ANLS heuristic that explores the solutions space and a splitting procedure that explores the giant tours search space. In addition, the splitting procedure is enhanced by local search procedure in order to enhance its coverage of search space. The second problem treated in this work is called the Synchronized Team Orienteering Problem with Time Windows (STOPTW). This variant was initially proposed in order to model scenarios related to asset protection during escaped wildfires. It considers the case of a heterogeneous fleet of vehicles along with time windows and synchronized visits. To solve this problem, we proposed a heuristic method based on the GRASP×ILS approach that led to a very outstanding results compared to the literature. The last variant of the TOP tackled in this thesis called the Set Orienteering Problem (SOP). Customers in this variant are grouped into subsets called clusters. Each cluster is associated with a profit which is gained if at least one customer is served by the single available vehicle. We proposed a Branch-and-Cut with two separation procedures to separate subtours elimination constraints. We also proposed a Memetic Algorithm with an optimal splitting procedure based on dynamic programming.