Cette thèse étudie une approche intégrant la gestion de l’horaire et la conception de réseaux de services pour le transport ferroviaire de marchandises. Le transport par rail s’articule autour d’une structure à deux niveaux de consolidation où l’affectation des wagons aux blocs ainsi que des blocs aux services représentent des décisions qui complexifient grandement la gestion des opérations. Dans cette thèse, les deux processus de consolidation ainsi que l’horaire d’exploitation sont étudiés simultanément. La résolution de ce problème permet d’identifier un plan d’exploitation rentable comprenant les politiques de blocage, le routage et l’horaire des trains, de même que l’habillage ainsi que l’affectation du traffic. Afin de décrire les différentes activités ferroviaires au niveau tactique, nous étendons le réseau physique et construisons une structure de réseau espace-temps comprenant trois couches dans lequel la dimension liée au temps prend en considération les impacts temporels sur les opérations. De plus, les opérations relatives aux trains, blocs et wagons sont décrites par différentes couches. Sur la base de cette structure de réseau, nous modélisons ce problème de planification ferroviaire comme un problème de conception de réseaux de services. Le modèle proposé se formule comme un programme mathématique en variables mixtes. Ce dernie r s’avère très difficile à résoudre en raison de la grande taille des instances traitées et de sa complexité intrinsèque. Trois versions sont étudiées : le modèle simplifié (comprenant des services directs uniquement), le modèle complet (comprenant des services directs et multi-arrêts), ainsi qu’un modèle complet à très grande échelle. Plusieurs heuristiques sont développées afin d’obtenir de bonnes solutions en des temps de calcul raisonnables. Premièrement, un cas particulier avec services directs est analysé. En considérant une cara ctéristique spécifique du problème de conception de réseaux de services directs nous développons un nouvel algorithme de recherche avec tabous. Un voisinage par cycles est privilégié à cet effet. Celui-ci est basé sur la distribution du flot circulant sur les blocs selon les cycles issus du réseau résiduel. Un algorithme basé sur l’ajustement de pente est développé pour le modèle complet, et nous proposons une nouvelle méthode, appelée recherche ellipsoidale, permettant d’améliorer davantage la qualité de la solution. La recherche ellipsoidale combine les bonnes solutions admissibles générées par l’algorithme d’ajustement de pente, et regroupe les caractéristiques des bonnes solutions afin de créer un problème élite qui est résolu de facon exacte à l’aide d’un logiciel commercial. L’heuristique tire donc avantage de la vitesse de convergence de l’algorithme d’ajustement de pente et de la qualité de solution de la recherche ellipsoidale. Les tests numériques illustrent l’efficacité de l’heuristique proposée. En outre, l’algorithme représente une alternative intéressante afin de résoudre le problème simplifié. Enfin, nous étudions le modèle complet à très grande échelle. Une heuristique hybride est développée en intégrant les idées de l’algorithme précédemment décrit et la génération de colonnes. Nous proposons une nouvelle procédure d’ajustement de pente où, par rapport à l’ancienne, seule l’approximation des couts liés aux services est considérée. La nouvelle approche d’ajustement de pente sépare ainsi les décisions associées aux blocs et aux services afin de fournir une décomposition naturelle du problème. Les résultats numériques obtenus montrent que l’algorithme est en mesure d’identifier des solutions de qualité dans un contexte visant la résolution d’instances réelles. / This thesis studies a scheduled service network design problem for rail freight transportation planning. Rails follow a special two level consolidation organization, and the car-to-block, block-to-service handling procedure complicates daily operations. In this research, the two consolidation processes as well as the operation schedule are considered simultaneously, and by solving this problem, we provide an overall cost-effective operating plan, including blocking policy, train routing, scheduling, make-up policy and traffic distribution. In order to describe various rail operations at the tactical level, we extend the physical network and construct a 3-layer time-space structure, in which the time dimension takes into consideration the temporal impacts on operations. Furthermore, operations on trains, blocks, and cars are described in different layers. Based on this network structure, we model the rail planning problem to a service network design formulation. The proposed model relies on a complex mixed-integer programming formulation. The problem is very hard to solve due to the computational difficulty as well as the tremendous size of the application instances. Three versions of the problem are studied, which are the simplified model (with only non-stop services), complete model (with both non-stop and multi-stop services) and very-large-scale complete model. Heuristic algorithms are developed to provide good feasible solutions in reasonable computing efforts. A special case with non-stop services is first studied. According to a specific characteristic of the direct service network design problem, we develop a tabu search algorithm. The tabu search moves in a cycle-based neighborhood, where flows on blocks are re-distributed according to the cycles in a conceptual residual network. A slope scaling based algorithm is developed for the complete model, and we propose a new method, called ellipsoidal search, to further improve the solution quality. Ellipsoidal search combines the good feasible solutions generated from the slope scaling, and collects the features of good solutions into an elite problem, and solves it with exact solvers. The algorithm thus takes advantage of the convergence speed of slope scaling and solution quality of ellipsoidal search, and is proven effective. The algorithm also presents an alternative for solving the simplified problem. Finally, we work on the very-large-size complete model. A hybrid heuristic is developed by integrating the ideas of previous research with column generation. We propose a new slope scaling scheme where, compared with the previous scheme, only approximate service costs instead of both service and block costs are considered. The new slope scaling scheme thus separates the block decisions and service decisions, and provide a natural decomposition of the problem. Experiments show the algorithm is good to solve real-life size instances.

Le transport maritime est d'une importance stratégique pour l'économie de l'Union européenne. Chaque année, un milliard de tonnes de pétrole transitent par les ports et les eaux de l'UE et deux milliards de tonnes de marchandises sont chargées et déchargées dans ses ports. C'est pourquoi, depuis le naufrage de l'Amoco Cadiz et les conséquences désastreuses, tant pour l'environnement que pour l'économie qui en découlèrent, l'Union européenne ne cesse de développer et d'intensifier sa politique de sécurité maritime dans le but de mettre un terme à la navigation sous normes, essentiellement par une application effective des règles internationales en la matière. Depuis 1993, l'UE et ses États membres sont au premier plan afin d'améliorer la législation en matière de sécurité du transport maritime de marchandises et substances dangereuses pour éliminer les navires sous-normes, augmenter la protection des équipages, réduire le risque de pollution de l'environnement et veiller à ce que les opérateurs qui suivent les bonnes pratiques ne soient pas désavantagés commercialement par rapport à ceux qui sont prêts à prendre des raccourcis avec la sécurité des navires. Les accidents de l'Erika et du Prestige encouragèrent l'UE à réformer radicalement son régime juridique et à adopter de nouvelles règles et normes de prévention des accidents en mer, en particulier celles impliquant les pétroliers. Depuis plus de trente ans l'UE n'a cessé de renforcer et d'améliorer son arsenal législatif. Elle fit évoluer sa réglementation consécutivement aux divers accidents qui vinrent frapper ses côtes ; c'est pourquoi la sécurité du transport maritime sera toujours en évolution. / Maritime transport has strategic importance for the economy of the European Union. Each year, one billion tons of oil pass through the ports and waters of the EU. Two billion tons of goods are loaded and unloaded in its ports. Because of the disastrous consequences the sinking of Amoco Cadiz has had on the environment and economy, the European Union continues to develop and strengthen its policy on maritime safety in order to put an end to substandard shipping, primarily through the effective application of international rules. Since 1993, the European Union and its Member States are at the forefront improving legislation on the safety of maritime transport of dangerous goods and substances, striving to eliminate substandard ships, increase protection of the crew, reduce the risk of environmental pollution. The EU is insuring operators who are following the best practices, compared to those who are willing to take shortcuts with the safety of ships, are not commercially disadvantaged. Accidents of the Erika and Prestige encouraged the EU to radically reform its legal system and to adopt new rules and standards for the prevention of accidents at sea, particularly those involving tankers. For more than thirty years the European Union has not stopped to strengthen and to improve its legislation in order to better protect itself against the risks of pollution due to maritime transports of dangerous goods. It has updated its regulation consecutivly to several accidents which damaged its coasts ; that is why the safety of maritme transport will always be evolving.

Le transport international de marchandises par mer met en présence des opérateurs du commerce international qui ont une forte demande de sécurité juridique. L'uniformité du droit devrait pouvoir la satisfaire. L'observation du phénomène de création des règles applicables à cette activité montre que les Etats ont cherché à les unifier par la voie conventionnelle sans y parvenir. La thèse, par une étude de l'élaboration, de l'adoption puis de la mise en œuvre du droit applicable au transport international de marchandises par mer constatera une dissonance entre le désir d'uniformité et sa réalité. En effet, les Conventions applicables à cette matière se contredisent, se superposent ou sont vidées de leur sens par des interprétations « nationalisantes ». Face à cet échec, le monde maritime invente des outils d'uniformisation de ce droit. Il en est ainsi par exemple de ses contrats-types et autres juridictions arbitrales. De telles pratiques ne contribuent-elles pas à l'uniformité du droit ?

Le champ d’application de la Convention de Vienne de 1980 sur la vente internationale de marchandises constitue une question très délicate. En effet, le caractère abstrait et supplétif de ladite Convention a donné naissance à une jurisprudence fort divergente et à une doctrine rarement en accord. Les difficultés d’application de la Convention démontrent clairement les limites de cette dernière à s’adapter aux nouveaux contrats de vente internationale. Ces difficultés sont-elles dues à une mauvaise interprétation des termes de la convention ? Serait-il juste de compléter les lacunes de la Convention de Vienne par d’autres Conventions telles que les règles d’UNIDROIT ou les principes de droit européen des contrats ? Faut-il aller «au-delà» de la Convention de Vienne ? Toutes ces questions doivent être gardées en tête pour bien analyser le champ d’application de ladite Convention. / The scope of application of the 1980 Vienna Convention on Contracts for the International Sale of Goods is a very delicate issue. Indeed, its abstract and supplementary nature has given rise to markedly divergent judgements and rarely agreeing doctrine. The difficulties arising from the application of the CISG clearly exemplfy its limited ability to adap to novel international sale of goods contracts. Are these difficulties attributable to faulty interpretations of the provisions of the CISG? Would it be opportune to compensate for the CISG's shortcomings by resorting to other instruments, such as the UNIDROIT rules or the principles of European contract law? Is it necessary to look beyond the Vienna Convention? All these questions must be considered in order to properly analyse the scope of application of the CISG.

Cette thèse étudie une approche intégrant la gestion de l’horaire et la conception de réseaux de services pour le transport ferroviaire de marchandises. Le transport par rail s’articule autour d’une structure à deux niveaux de consolidation où l’affectation des wagons aux blocs ainsi que des blocs aux services représentent des décisions qui complexifient grandement la gestion des opérations. Dans cette thèse, les deux processus de consolidation ainsi que l’horaire d’exploitation sont étudiés simultanément. La résolution de ce problème permet d’identifier un plan d’exploitation rentable comprenant les politiques de blocage, le routage et l’horaire des trains, de même que l’habillage ainsi que l’affectation du traffic. Afin de décrire les différentes activités ferroviaires au niveau tactique, nous étendons le réseau physique et construisons une structure de réseau espace-temps comprenant trois couches dans lequel la dimension liée au temps prend en considération les impacts temporels sur les opérations. De plus, les opérations relatives aux trains, blocs et wagons sont décrites par différentes couches. Sur la base de cette structure de réseau, nous modélisons ce problème de planification ferroviaire comme un problème de conception de réseaux de services. Le modèle proposé se formule comme un programme mathématique en variables mixtes. Ce dernie r s’avère très difficile à résoudre en raison de la grande taille des instances traitées et de sa complexité intrinsèque. Trois versions sont étudiées : le modèle simplifié (comprenant des services directs uniquement), le modèle complet (comprenant des services directs et multi-arrêts), ainsi qu’un modèle complet à très grande échelle. Plusieurs heuristiques sont développées afin d’obtenir de bonnes solutions en des temps de calcul raisonnables. Premièrement, un cas particulier avec services directs est analysé. En considérant une cara ctéristique spécifique du problème de conception de réseaux de services directs nous développons un nouvel algorithme de recherche avec tabous. Un voisinage par cycles est privilégié à cet effet. Celui-ci est basé sur la distribution du flot circulant sur les blocs selon les cycles issus du réseau résiduel. Un algorithme basé sur l’ajustement de pente est développé pour le modèle complet, et nous proposons une nouvelle méthode, appelée recherche ellipsoidale, permettant d’améliorer davantage la qualité de la solution. La recherche ellipsoidale combine les bonnes solutions admissibles générées par l’algorithme d’ajustement de pente, et regroupe les caractéristiques des bonnes solutions afin de créer un problème élite qui est résolu de facon exacte à l’aide d’un logiciel commercial. L’heuristique tire donc avantage de la vitesse de convergence de l’algorithme d’ajustement de pente et de la qualité de solution de la recherche ellipsoidale. Les tests numériques illustrent l’efficacité de l’heuristique proposée. En outre, l’algorithme représente une alternative intéressante afin de résoudre le problème simplifié. Enfin, nous étudions le modèle complet à très grande échelle. Une heuristique hybride est développée en intégrant les idées de l’algorithme précédemment décrit et la génération de colonnes. Nous proposons une nouvelle procédure d’ajustement de pente où, par rapport à l’ancienne, seule l’approximation des couts liés aux services est considérée. La nouvelle approche d’ajustement de pente sépare ainsi les décisions associées aux blocs et aux services afin de fournir une décomposition naturelle du problème. Les résultats numériques obtenus montrent que l’algorithme est en mesure d’identifier des solutions de qualité dans un contexte visant la résolution d’instances réelles. / This thesis studies a scheduled service network design problem for rail freight transportation planning. Rails follow a special two level consolidation organization, and the car-to-block, block-to-service handling procedure complicates daily operations. In this research, the two consolidation processes as well as the operation schedule are considered simultaneously, and by solving this problem, we provide an overall cost-effective operating plan, including blocking policy, train routing, scheduling, make-up policy and traffic distribution. In order to describe various rail operations at the tactical level, we extend the physical network and construct a 3-layer time-space structure, in which the time dimension takes into consideration the temporal impacts on operations. Furthermore, operations on trains, blocks, and cars are described in different layers. Based on this network structure, we model the rail planning problem to a service network design formulation. The proposed model relies on a complex mixed-integer programming formulation. The problem is very hard to solve due to the computational difficulty as well as the tremendous size of the application instances. Three versions of the problem are studied, which are the simplified model (with only non-stop services), complete model (with both non-stop and multi-stop services) and very-large-scale complete model. Heuristic algorithms are developed to provide good feasible solutions in reasonable computing efforts. A special case with non-stop services is first studied. According to a specific characteristic of the direct service network design problem, we develop a tabu search algorithm. The tabu search moves in a cycle-based neighborhood, where flows on blocks are re-distributed according to the cycles in a conceptual residual network. A slope scaling based algorithm is developed for the complete model, and we propose a new method, called ellipsoidal search, to further improve the solution quality. Ellipsoidal search combines the good feasible solutions generated from the slope scaling, and collects the features of good solutions into an elite problem, and solves it with exact solvers. The algorithm thus takes advantage of the convergence speed of slope scaling and solution quality of ellipsoidal search, and is proven effective. The algorithm also presents an alternative for solving the simplified problem. Finally, we work on the very-large-size complete model. A hybrid heuristic is developed by integrating the ideas of previous research with column generation. We propose a new slope scaling scheme where, compared with the previous scheme, only approximate service costs instead of both service and block costs are considered. The new slope scaling scheme thus separates the block decisions and service decisions, and provide a natural decomposition of the problem. Experiments show the algorithm is good to solve real-life size instances.

La common law et le droit civil sont les principaux systèmes de droit dans le monde et la vente de marchandises est le contrat le plus important. La vente de marchandises a été soumise à la loi anglaise et au droit civil, indistinctement, ce qui a parfois posé des problèmes, suite à des approximations différentes en fonction de certains principes et institutions. La Convention de Vienne du 11 avril 1980 sur la vente internationale de marchandises a essayé d'harmoniser ces différences avec une technique codificatrice, typique du droit civil, en privilégiant des règles de droit civil le plus souvent, mais a aussi introduit des institutions de la common law, qui ne sont pas incompatibles avec le droit civil, comme nous le verrons. Les principes généraux du système de droit civil et les principes d'Unidroit aident à ce but d'harmonisation en intégrant les dispositions de la Convention de Vienne de 1980, et même, lors de la phase interprétative. La force de la codification s'impose par rapport à la common law, en donnant ainsi certitude et sophistication législative à ce sujet, dont l'importance est capitale pour le commerce mondial. / Common Law and Civil Law are the main legal systems in the world and the sale of goods is the most important contract. Sales of goods have been ruled either by English Law or Civil Law, which has posed problems sometimes due to different approaches regarding certain principles and institutions. The 11th April 1980 Vienna Convention on international sale of goods tried to harmonise these differences with a codification technique, typical of Civil Law, giving privilege to rules of Civil Law most of the time but also introducing institutions from Common Law, that are not incompatible with Civil Law, as we will see. The general principles of Civil Law and Unidroit principles help with this harmonisation goal, integrating the rules of the CISG and also with the interpretation phase. The power of codification prevails over Common Law, giving certitude and sophistication to this matter, which is vital for global commerce.

Notre intention est d’effectuer une étude comparative du contrat de transport de marchandises en droit français et en droit chinois, principalement entre le droit positif français et le droit positif chinois en matière maritime, sans omettre les nombreuses interférences des Conventions internationales en vigueur dans ce domaine. Le contrat de transport maritime de marchandises est conclu entre le chargeur et le transporteur qui va assurer leur acheminement au moyen d’un navire sur un élément naturel non exempt de dangers, la mer, l’objet du contrat étant l’acte de transport. Ce contrat est généralement couvert par un type spécifique, le connaissement, mais il n’est pas un document unique. Parmi les spécificités du connaissement, la clause Paramount, la clause de compétence et la clause compromissoire insérées dans le document seront examinées car elles forment le socle juridique du transport maritime.L’exécution de ce contrat dépend des droits et des obligations de chaque partie que nous détaillerons. La mise du navire en état de navigabilité, l’accomplissement du voyage et la livraison sont à la charge du transporteur qui recevra en contrepartie le paiement du fret de la part du chargeur. Cependant les risques spécifiques de la navigation en mer génèrent certains problèmes qui recevront des réponses particulières. Ainsi par exemple, la responsabilité du transporteur pleine ou partielle, les cas exceptés, la limitation à l’indemnisation des dommages, etc. L’exécution de ce contrat entraîne parfois des litiges. Pour chaque affaire, il y a lieu de déterminer qui est la partie responsable du dommage subi par la marchandise. En fait, il n’est pas toujours simple de définir la responsabilité de chacun. Il est fait parfois appel à l’arbitrage international ou il sera parfois nécessaire d’avoir recours à la justice.Or s’agissant souvent de contentieux mettant en présence plusieurs entreprises (armateur, gestionnaire du navire, chargeur, transporteur, destinataire, assureur, banquier, etc.) relevant de divers États avec des systèmes juridiques différents, plusieurs questions complexes devront être résolues : les conditions de recevabilité de l’action, la compétence du tribunal, la loi applicable, etc.Parmi les particularités, nous observerons que la France a ratifié la Convention de Bruxelles, et les Protocoles modificatifs de 1968 et 1979, tandis que la Chine n’a ratifié aucun de ces textes. En droit international, la France applique le système moniste selon lequel les Conventions internationales ratifiées s’appliquent immédiatement en droit interne, alors que selon le dualisme, les Conventions n'acquièrent de force juridique qu'après avoir été transposées en droit interne. La Chine n’applique ni le système moniste, ni le système dualiste, tout en donnant à la Convention internationale une force supérieure à la loi interne, mais sous certaines conditions.Avec les moyens modernes de fabrication et de communication, la planète est devenue un village dont les membres échangent sans cesse des biens et des services. Dans cette évolution, le commerce international en général et le transport des marchandises par mer en particulier ont beaucoup progressé. L’étude comparative du contrat de transport maritime en France, pays de droit ancien du vieux continent, et en Chine, riche d’un passé culturel et d’une économie contemporaine florissante, nous est apparue intéressante et utile : outre sa participation aux échanges culturels entre ces deux pays, force est de constater que se poursuivent la mondialisation de l’économie et la progression concomitante des échanges internationaux de marchandises par mer. / The purpose of this dissertation is to carry out a comparative study of the contract for the carriage of goods by sea in French law and in Chinese law, principally between French positive maritime law and Chinese positive maritime law, taking into consideration as well the numerous influences which international Conventions currently in force bear on this issue.The contract for the carriage of goods by sea is concluded between a shipper and a carrier. The transportation of the goods by the carrier involves the navigation of a ship through water, a natural element which is not without danger; the act of the transportation of the goods therefore involves certain risks, and it is this act of transportation which is the object of the contract.This contract is generally modelled after the standard form of a Bill of Lading, though that is not the only document which is used. Among the specific elements of a Bill of Lading, the Paramount clause, the jurisdiction clause and the arbitration clause inserted in the document will each be examined, because they form the legal base of maritime transport.The execution of the contract, considering the rights and obligations of each of the parties, will be examined in detail. Assuring that the ship is in sound navigating condition, carrying out the voyage and accomplishing the delivery of the cargo are the responsibilities of the carrier, who in return will receive payment for these services from the shipper.However, the particular risks inherent in sea travel engender particular problems which will be specifically addressed – for example, the exact extent of responsibility of the carrier; the cases in which an exception might be made; amount limitations to the indemnities for damages, etc.The practical application of the contract to a specific situation will sometimes lead to disputes. In each case it needs to be determined which is the party that is responsible for the damage to the cargo. In fact, it is not always easy to define the responsibilities of each party. Sometimes appeal is made to international arbitration, and at other times it will be necessary to appeal in a court of law.Since the disputes often involve several separate enterprises (the ship owner, the ship manager, the shipper, the carrier, the recipient, insurance companies, bankers, etc.) coming from diverse countries with judicial systems which differ from one another, a number of complex legal issues must be resolved: the conditions of admissibility of the action, the jurisdiction of court, applicable law, etc.Among the particularities, we observe that France ratified the Brussels Convention and the modifying Protocols of 1968 and 1979, whereas China did not ratify any of these documents. In international law, France applies the monist system, according to which the ratified International Conventions are immediately applied in internal law, although according to dualism, the Conventions do not acquire legal force until after having been transposed into internal law. China applies neither the monist system nor the dualist system, while granting to the International Convention a superior authority over internal law, though only under certain conditions.With modern means of production and communication, the planet has become a global village whose members continually exchange goods and services. This development has led to significant growth in international commerce in general, and to significant growth in the transport of merchandise by sea in particular; hence the importance of this study.

Les trains qui transportent des conteneurs empilés (en deux niveaux) sont un élément important du reseau de transport nord-americain. Le probleme de chargement des wagons correspond un probleme operationnel d'utilisation rencontre dans les terminaux ferroviaires. Elle consiste optimiser l’affectation des conteneurs des emplacements spécifiques sur les wagons. Ce mémoire est centré sur un article scientifique traitant le chargement optimal publié dans le Journal Européen de Recherche Opérationnelle (Volume 267, Numéro 1, Pages 107-119, 2018). Nous avons formule un modele lineaire en nombres entiers (ILP) et apporte un certain nombre de contributions. Premierement, nous avons proposé une méthodologie générale qui peut traiter des wagons double ou simple empilement avec des «patrons» de chargement arbitraires. Les les patrons tiennent un compte des dépendances de chargement entre les plateformes sur un wagon donne. Deuxiemement, nous avons modéliser les restrictions du centre de gravité (COG), les regles d’empilement et un nombre de restrictions techniques de chargement associees certains types de conteneurs et / ou de marchandises. Les resultats montrent que nous pouvons resoudre des instances de taille realiste dans un d´elai raisonnable en utilisant un solveur ILP commercial et nous illustrons que le fait de ne pas tenir compte de la correspondance conteneurs-wagons ainsi que des restrictions COG peut conduire une surestimation de la capacité disponible. / Double-stack trains are an important component of the railroad transport network for containerized cargo in specific markets such as North America. The load planning problem embodies an operational problem commonly faced in rail terminals by operators. It consists in optimizing the assignment of containers to specific locations on the train. The work in this thesis is centered around a scientific paper on the optimization on load planning problem for double stack-trains, published in the European Journal of Operation Research (Volume 267, Issue 1, Pages 1-398) on 16 May 2018. In the paper, we formulated an ILP model and made a number of contributions. First, we proposed a general methodology that can deal with double- or single-stack railcars with arbitrary loading patterns. The patterns account for loading dependencies between the platforms on a given railcar. Second, we modeled Center of gravity (COG) restrictions, stacking rules and a number of technical loading restrictions associated with certain types of containers and/or goods. Results show that we can solve realistic size instances in reasonable time using a commercial ILP solver and we illustrate that failing to account for containers-to-cars matching as well as COG restrictions may lead to an overestimation of the available train capacity.

La sécurité, la sûreté et l’efficacité de la chaîne logistique internationale revêtent une importance capitale pour le gouvernement, pour ses intérêts financiers et économiques et pour la sécurité de ses résidents. À cet égard, la société est confrontée à des multiples menaces, telles que le trafic illicite de drogues, d’armes ou autre type de contrebande, ainsi que la contrefaçon et la fraude commerciale. Pour contrer (détecter, prévenir, enquêter et atténuer) ces menaces, le rôle des douanes se pose en tant que gardiens du commerce international et acteurs principaux de la sécurisation de la chaîne logistique internationale. Les douanes interviennent à tous les stades de l'acheminement des marchandises ; toutes les transactions en provenance ou à destination des pays doivent être traitées par leurs services douaniers. Dans un tel environnement, les douanes deviennent un élément essentiel de la chaîne logistique. Nous adoptons ce point de vue, avec un accent particulier sur les opérations douanières et, pour souligner cet objectif, nous appelons cette analyse "chaîne logistique douanière". Dans cette thèse, nous avons tout d’abord mis en place le concept de chaîne logistique douanière, en identifiant les acteurs et les liens structurels entre eux, puis en établissant la cartographie des processus, l’approche d’intégration et le modèle de mesure de performance du concept proposé. Deuxièmement, nous développons une nouvelle approche de gestion de risques dans la chaîne logistique douanière basée sur une approche qualitative. Une telle approche conduit à identifier les classes de risques et à recommander les meilleures solutions afin de réduire le niveau de risque. Notre approche est appliquée dans la douane Marocaine en considérant la criticité comme un indicateur de risque en premier temps, en appliquant la méthode AMDEC (Analyse des modes de défaillance, de leurs effets et de leur criticité) et la méthode ABC croisée et le poids prioritaire en deuxième temps, en utilisant la méthode AHP (Analytic Hierarchy Process) et la méthode AHP floue (c.-à-d. Évaluation de risques sous incertitude); puis une analyse comparative des deux indicateurs est effectuée afin d’examiner l’efficacité des résultats obtenus. Enfin, nous développons des modèles stochastiques pour les séries chronologiques de risques qui abordent le défi le plus important de la modélisation de risques dans le contexte douanier : la Saisonnalité. Plus précisément, nous proposons d’une part des modèles basés sur la quantification des incertitudes pour décrire les comportements mensuels. Les différents modèles sont ajustés en utilisant la méthode de coïncidence des moments sur des séries temporelles de quantités saisies du trafic illicite dans cinq sites. D'autre part, des modèles de Markov cachés sont ajustés à l'aide de l'algorithme EM sur les mêmes séquences d’observations. Nous montrons que nos modèles permettent avec précision de gérer et de décrire les composantes saisonnières des séries chronologiques de risques dans le contexte douanier. On montre également que les modèles ajustés sont interprétables et fournissent une bonne description des propriétés importantes des données, telles que la structure du second ordre et les densités de probabilité par saison et par site. / The security, safety and efficiency of the international supply chain are of central importance for the governments, for their financial and economic interests and for the security of its residents. In this regard, the society faces multiple threats, such as illicit traffic of drugs, arms and other contraband, as well as counterfeiting and commercial fraud. For countering (detecting, preventing, investigating and mitigating) such threats, the role of customs arises as the gatekeepers of international trade and the main actor in securing the international supply chain. Customs intervene in all stages along the routing of cargo; all transactions leaving or entering the country must be processed by the custom agencies. In such an environment, customs become an integral thread within the supply chain. We adopt this point of view, with a particular focus on customs operations and, in order to underline this focus, we refer to this analysis as “customs supply chain”. In this thesis, we firstly set up the concept of customs supply chain, identify the actors and structural links between them, then establish the process mapping, integration approach and performance model. Secondly, we develop a new approach for managing risks in customs supply chain based on qualitative analysis. Such an approach leads to identify the risk classes as well as recommend best possible solutions to reduce the risk level. Our approach is applied in Moroccan customs by considering the criticality as a risk indicator. In a first time we use Failure Modes Effects Criticality Analysis (FMECA) and Cross Activity Based Costing (ABC) Method and priority weight; in the second time we use Analytic Hierarchy Process (AHP) and Fuzzy AHP (i.e., risk assessment under uncertainty); then a benchmarking of the two indicators is conducted in order to examine the effectiveness of the obtained results. Finally, we develop stochastic models for risk time series that address the most important challenge of risk modeling in the customs context: Seasonality. To be more specific, we propose on the one hand, models based on uncertainty quantification to describe monthly components. The different models are fitted using Moment Matching method to the time series of seized quantities of the illicit traffic on five sites. On the other hand, Hidden Markov Models which are fitted using the EM-algorithm on the same observation sequences. We show that these models allow to accurately handle and describe the seasonal components of risk time series in customs context. It is also shown that the fitted models can be easily interpreted and provide a good description of important properties of the data such as the second-order structure and Probability Density Function (PDFs) per season per site.

La gestion des ressources, équipements, équipes de travail, et autres, devrait être prise en compte lors de la conception de tout plan réalisable pour le problème de conception de réseaux de services. Cependant, les travaux de recherche portant sur la gestion des ressources et la conception de réseaux de services restent limités. La présente thèse a pour objectif de combler cette lacune en faisant l’examen de problèmes de conception de réseaux de services prenant en compte la gestion des ressources. Pour ce faire, cette thèse se décline en trois études portant sur la conception de réseaux. La première étude considère le problème de capacitated multi-commodity fixed cost network design with design-balance constraints(DBCMND). La structure multi-produits avec capacité sur les arcs du DBCMND, de même que ses contraintes design-balance, font qu’il apparaît comme sous-problème dans de nombreux problèmes reliés à la conception de réseaux de services, d’où l’intérêt d’étudier le DBCMND dans le contexte de cette thèse. Nous proposons une nouvelle approche pour résoudre ce problème combinant la recherche tabou, la recomposition de chemin, et une procédure d’intensification de la recherche dans une région particulière de l’espace de solutions. Dans un premier temps la recherche tabou identifie de bonnes solutions réalisables. Ensuite la recomposition de chemin est utilisée pour augmenter le nombre de solutions réalisables. Les solutions trouvées par ces deux méta-heuristiques permettent d’identifier un sous-ensemble d’arcs qui ont de bonnes chances d’avoir un statut ouvert ou fermé dans une solution optimale. Le statut de ces arcs est alors fixé selon la valeur qui prédomine dans les solutions trouvées préalablement. Enfin, nous utilisons la puissance d’un solveur de programmation mixte en nombres entiers pour intensifier la recherche sur le problème restreint par le statut fixé ouvert/fermé de certains arcs. Les tests montrent que cette approche est capable de trouver de bonnes solutions aux problèmes de grandes tailles dans des temps raisonnables. Cette recherche est publiée dans la revue scientifique Journal of heuristics. La deuxième étude introduit la gestion des ressources au niveau de la conception de réseaux de services en prenant en compte explicitement le nombre fini de véhicules utilisés à chaque terminal pour le transport de produits. Une approche de solution faisant appel au slope-scaling, la génération de colonnes et des heuristiques basées sur une formulation en cycles est ainsi proposée. La génération de colonnes résout une relaxation linéaire du problème de conception de réseaux, générant des colonnes qui sont ensuite utilisées par le slope-scaling. Le slope-scaling résout une approximation linéaire du problème de conception de réseaux, d’où l’utilisation d’une heuristique pour convertir les solutions obtenues par le slope-scaling en solutions réalisables pour le problème original. L’algorithme se termine avec une procédure de perturbation qui améliore les solutions réalisables. Les tests montrent que l’algorithme proposé est capable de trouver de bonnes solutions au problème de conception de réseaux de services avec un nombre fixe des ressources à chaque terminal. Les résultats de cette recherche seront publiés dans la revue scientifique Transportation Science. La troisième étude élargie nos considérations sur la gestion des ressources en prenant en compte l’achat ou la location de nouvelles ressources de même que le repositionnement de ressources existantes. Nous faisons les hypothèses suivantes: une unité de ressource est nécessaire pour faire fonctionner un service, chaque ressource doit retourner à son terminal d’origine, il existe un nombre fixe de ressources à chaque terminal, et la longueur du circuit des ressources est limitée. Nous considérons les alternatives suivantes dans la gestion des ressources: 1) repositionnement de ressources entre les terminaux pour tenir compte des changements de la demande, 2) achat et/ou location de nouvelles ressources et leur distribution à différents terminaux, 3) externalisation de certains services. Nous présentons une formulation intégrée combinant les décisions reliées à la gestion des ressources avec les décisions reliées à la conception des réseaux de services. Nous présentons également une méthode de résolution matheuristique combinant le slope-scaling et la génération de colonnes. Nous discutons des performances de cette méthode de résolution, et nous faisons une analyse de l’impact de différentes décisions de gestion des ressources dans le contexte de la conception de réseaux de services. Cette étude sera présentée au XII International Symposium On Locational Decision, en conjonction avec XXI Meeting of EURO Working Group on Locational Analysis, Naples/Capri (Italy), 2014. En résumé, trois études différentes sont considérées dans la présente thèse. La première porte sur une nouvelle méthode de solution pour le "capacitated multi-commodity fixed cost network design with design-balance constraints". Nous y proposons une matheuristique comprenant la recherche tabou, la recomposition de chemin, et l’optimisation exacte. Dans la deuxième étude, nous présentons un nouveau modèle de conception de réseaux de services prenant en compte un nombre fini de ressources à chaque terminal. Nous y proposons une matheuristique avancée basée sur la formulation en cycles comprenant le slope-scaling, la génération de colonnes, des heuristiques et l’optimisation exacte. Enfin, nous étudions l’allocation des ressources dans la conception de réseaux de services en introduisant des formulations qui modèlent le repositionnement, l’acquisition et la location de ressources, et l’externalisation de certains services. À cet égard, un cadre de solution slope-scaling développé à partir d’une formulation en cycles est proposé. Ce dernier comporte la génération de colonnes et une heuristique. Les méthodes proposées dans ces trois études ont montré leur capacité à trouver de bonnes solutions. / Resource management in freight transportation service network design is an important issue that has been studied extensively in recent years. Resources such as vehicles, crews, etc. are factors that can not be ignored when designing a feasible plan for any service network design problem. However, contributions related to resource management issues and service network design are still limited. The goal of the thesis is to fill this gap by taking into account service network design problems with resource management issues. In this thesis, we propose and address three service network design problems that consider resource management. In the first study, we consider the capacitated multi-commodity fixed cost network design with design-balance constraints which is a basic sub-problem for many service design problems because of the capacitated multi-commodity structure as well as its design-balance property. We propose a three-phase matheuristic that combines tabu-search, path-relinking and an exactbased intensification procedure to find high quality solutions. Tabu-search identifies feasible solutions while path-relinking extends the set of feasible solutions. The solutions found by these two meta-heuristics are used to fix arcs as open or close. An exact solver intensifies the search on a restricted problem derived from fixing arcs. The experiments on benchmark instances show that the solution approach finds good solutions to large-scale problems in a reasonable amount of time. The contribution with regard to this study has been accepted in the Journal of Heuristics. In the second study, together with the consideration of the design of routes to transport a set of commodities by vehicles, we extend resources management by explicitly taking account of the number of available vehicles at each terminal. We introduce a matheuristic solution framework based on a cycle-based formulation that includes column generation, slope-scaling, heuristic and exact optimization techniques. As far as we know, this is the first matheuristic procedure developed for a cycle-based formulation. The column generation solves the linear relaxation model and provides a set of cycles to define the approximation model used in slopescaling loop. A heuristic is used to convert each solution to the approximation problem into a feasible solution. Memory-based perturbation procedure is used to enhance the performance of the algorithm. Experiments show that the proposed algorithm is able to find good feasible solutions for the problem. The contribution with regard to this study has been accepted for publication in Transportation Science. In the third study, we examine resources allocation issues in service network design. We aim to address a number of fleet utilization issues which usually appear at the beginning of the season because of the change of demand patterns: 1) reposition resources among terminals to account for shifts in demand patterns; 2) acquire (buy or long-term rent) new resources and as sign them to terminals; 3) outsource particular services. We present an integrated formulation combining these selection-location and scheduled service design decisions. The mixed-integer formulation is defined over a time-space network, the initial period modeling the location de cisions on resource acquisition and positioning, while the decisions on service selection and scheduling, resource assignment and cycling routing, and demand satisfaction being modeled on the rest of the network. We also present a matheuristic solution method combining slope scaling and column generation, discuss its algorithmic performance, and explore the impact of combining the location and design decisions in the context of consolidation carrier service design. This study will be presented at XII International Symposium On Locational Deci sion, in conjunction with the XXI Meeting of EURO Working Group on Locational Analysis, Naples/Capri (Italy), 2014. In summary, three studies are considered in this thesis. The first one considers the capaciated multi-commodity fixed cost network design with design-balance constraints, a basic problem in many service network design problems with design-balance constraints. We propose an ef ficient three-phase matheuristic solution method that includes tabu search, path relinking and exact optimization. In the second study, we propose a new service network design model that takes into account resources limitations at each terminal. We also propose an advanced matheuristic framework solution method based on a cycle-based formulation which includes slope-scaling, column generation, heuristics and exact optimization for this problem. The last study addresses resources allocation issues in service network design. We introduce formula tions that model the reposition, acquisition/renting of resources and outsourcing of services. A solution framework based on the slope-scaling approach on cycle-based formulations is pro posed. Tests indicate that these proposed algorithms are able to find good feasible solutions for each of threse problems.