Cette thèse aborde l'optimisation multicritère et l'optimisation à deux niveaux. L'investigation porte principalement sur les méthodes, les applications et les liens possibles entre les deux classes d'optimisation. Premièrement, nous développons une méthode de résolution des problèmes d'optimisation linéaire multicritère. Pour ce faire, nous introduisons une nouvelle caractérisation des faces efficaces et exploitons le résultat selon lequel l'ensemble des tableaux idéaux associés aux sommets extrêmes dégénérés est connexe. Ceci a permis de développer une approche de parcours de sommet extrême pour générer l'ensemble des solutions efficaces. Dans le même ordre d'idée, nous développons une méthode de résolution des problèmes linéaires à deux niveaux. L'approche est basée sur un résultat, que nous avons formalisé et démontré, qui stipule que la solution optimale du problème linéaire à deux niveaux est l'un des sommets extrêmes du domaine admissible. L'implémentation de l'approche a permis de démontrer qu'il existait dans la littérature des problèmes dont les solutions connues étaient fausses. Deuxièmement, en termes d'applications, nous construisons un modèle d'optimisation multicritère pouvant être exploité dans l'optique d'une planification optimale de la distribution de l'énergie électrique au Cameroun. Nous proposons aussi, à partir d'un modèle d'optimisation à deux niveaux, une technique dont la mise en œuvre par l'État pourrait permettre de protéger les industries locales de la concurrence des firmes internationales. Enfin, nous étudions l'interrelation entre l'optimisation multicritère et l'optimisation à deux niveaux. Tout d'abord, nous tirons des conditions de Pareto-optimalité des solutions du problème à deux niveaux. Ensuite, nous montrons qu'il est possible d'obtenir une solution optimale de certaines classes de problèmes d'optimisation à deux niveaux en résolvant deux problèmes particuliers d'optimisation multicritère. Puis, nous étudions le cas de problème à deux niveaux dans lequel chaque décideur possède plusieurs fonctions objectifs conflictuelles, en nous focalisant sur le cas linéaire. Après, nous construisons un problème artificiel d'optimisation linéaire multicritère dont l'ensemble des solutions efficaces est égal au domaine des solutions admissibles du problème du leader. Pour terminer, nous utilisons ce résultat pour proposer deux approches de résolution dépendant chacune des aspirations du leader / This thesis addresses two important classes of optimization : multiobjective optimization and bilevel optimization. The investigation concerns their solution methods, applications, and possible links between them. First of all, we develop a procedure for solving Multiple Objective Linear Programming Problems (MOLPP). The method is based on a new characterization of efficient faces. It exploits the connectedness property of the set of ideal tableaux associated to degenerated points in the case of degeneracy. We also develop an approach for solving Bilevel Linear Programming Problems (BLPP). It is based on the result that an optimal solution of the BLPP is reachable at an extreme point of the underlying region. Consequently, we develop a pivoting technique to find the global optimal solution on an expanded tableau that represents the data of the BLPP. The solutions obtained by our algorithm on some problems available in the literature show that these problems were until now wrongly solved. Some applications of these two areas of optimization problems are explored. An application of multicriteria optimization techniques for finding an optimal planning for the distribution of electrical energy in Cameroon is provided. Similary, a bilevel optimization model that could permit to protect any economic sector where local initiatives are threatened is proposed. Finally, the relationship between the two classes of optimization is investigated. We first look at the conditions that guarantee that the optimal solution of a given BPP is Pareto optimal for both upper and lower level objective functions. We then introduce a new relation that establishes a link between MOLPP and BLPP. Moreover, we show that, to solve a BPP, it is possible to solve two artificial M0PPs. In addition, we explore Bilevel Multiobjective Programming Problem (BMPP), a case of BPP where each decision maker (DM) has more than one objective function. Given a MPP, we show how to construct two artificial M0PPs such that any point that is efficient for both problems is also efficient for the BMPP. For the linear case specially, we introduce an artificial MOLPP such that its resolution can permit to generate the whole feasible set of the leader DM. Based on this result and depending on whether the leader can evaluate or not his preferences for his different objective functions, two approaches for obtaining efficient solutions are presented

Les ressources humaines jouent un rôle crucial dans les systèmes de production. D’une part, elles doivent être polyvalentes et flexibles pour pouvoir effectuer des tâches variées. D’autre part, elles doivent être affectées aux différentes machines du système de façon qu’elles puissent satisfaire  les performances industrielles. Toutefois, il est souvent difficile de prendre des décisions concernant le nombre, les compétences et les stratégies d’affectation des opérateurs, en particulier dans les systèmes où la demande est aléatoire, changeante et fluctuante et lorsqu’il y a plusieurs objectifs à optimiser. Dans ce contexte, la présente thèse vise en premier lieu à déterminer comment affecter les opérateurs aux machines. En second lieu, elle vise à définir le nombre d’opérateurs et les compétences requises afin de réduire les durées de fabrication et le coût de la main d’œuvre. Deux heuristiques sont proposées pour affecter les opérateurs de façon dynamique, et en ligne, à chaque fois ils deviennent disponibles. Le choix de la machine se fait en se basant sur une analyse multicritère de l’état actuel du système avec la méthode TOPSIS pour la première heuristique et avec une méthode de restriction basée sur des seuils numériques pour la deuxième. Les critères utilisés ont été choisis à l'aide d’un jeu sérieux (simulation interactive visuelle dédiée) en utilisant le logiciel ARENA. Pour optimiser les poids de ces critères et les seuils numériques et afin d’adapter les heuristiques proposées, nous avons utilisé l’optimisation basée sur la simulation, qui intègre la dimension à la fois aléatoire et fluctuante de la demande. Les résultats des comparaisons avec les stratégies d’affectation les plus utilisées dans la littérature ont montré l’intérêt et la pertinence de nos heuristiques. Pour optimiser le nombre d’opérateurs et leurs compétences, nous avons proposé une approche basée sur la simulation et sur un algorithme évolutionnaire multi objectif (NSGAII). Nous suggérons d’accepter une certaine redondance aux niveaux des compétences afin de réduire l’impact de l’absentéisme des opérateurs sur la performance du système. Pour prendre en compte le comportement changeant et fluctuant des systèmes de production, nous avons intégré dans l’approche d’optimisation l’heuristique d’affectation la plus performante sur les heuristiques proposées. Un modèle de simulation d’un système de type Job-shop a été utilisé pour illustrer notre approche. Les résultats obtenus sur l’ensemble des solutions non dominées ont montré la pertinence de l’approche proposée. / Human resources play a crucial role in production systems. On one hand, they have to be multi-skilled and flexible to carry out various tasks. On the other hand, they must be assigned to the different machines in the system so as to satisfy industrial performances. However, it is often difficult to make decisions about the number, skills and workers assignment strategies, particularly when systems are characterized by random, changing and fluctuating demand and when there are multiple objectives to be optimized. In this context, the present thesis aims first to determine how to assign workers to machines. Second, it aims to define the number of workers and the required skills in order to reduce production times and manpower costs. Two heuristics are then proposed to assign workers dynamically, on line, each time they become idle. The choice of the machine is based on a multi criteria analysis of the current state of the system using TOPSIS method for the first heuristic and a restriction method based on numerical thresholds for the second one. The criteria used are chosen through a serious game (a dedicated Visual Interactive Simulation) implemented using ARENA software. In order to optimize the weights of these criteria and the numerical thresholds and to adapt the proposed heuristics, we used a simulation optimization, which integrates both of the random and fluctuating dimensions of the demand. The results of comparisons with the most used assignment strategies in the literature have shown the interest and relevance of our heuristics. In order to optimize the number of workers and their skills, we proposed an approach based on simulation and an evolutionary multi-objective algorithm (NSGAII). We suggest accepting some redundancy on skills so as to reduce the impact of worker absenteeism on system performance. In order to take into account the changing and fluctuating behavior of production systems, we have integrated in our optimization approach the most efficient assignment heuristic among the proposed ones. A simulation model of a job shop system has been used to illustrate our approach. The results obtained on all non-dominated solutions showed the relevance of the proposed approach.

Ces dernières décennies, l'industrie en microélectronique s'est astreinte à suivre la loi de Moore pour améliorer la performance des circuits intégrés (Integrated Circuit, IC). Cependant, il sera sans doute impossible de suivre cette loi dans le futur à cause de limitations physiques apparaissant avec la miniaturisation des transistors en-dessous d'un certain seuil si aucune innovatio n'a lieu. Afin de surmonter ce problème, de nouvelles technologies ont émergées, et parmi elles les circuits 3D (3D-Stacked Integrated Circuit, 3D-SIC) ont été proposés pour maintenir l'évolution de la loi de Moore. Les 3D-SIC peuvent apporter de nombreux avantages dans le design des futurs IC mais au coût d'une complexité de design accrue étant donné leur nature fortement combinatoire, et l'optimisation de plusieurs critères conflictuels. Dans cette thèse, nous présentons une première étude des outils qui pourraient aider dans le design de 3D-SIC, en utilisant l'optimisation multi-objectifs (multiobjective optimization, MOO) et l'aide multicritère à la décision (multi-criteria decision aid, MCDA). Notre étude vise l'une des problématiques principales dans le design de 3D-SIC: le partitionnement avec estimation du floorplanning en tenant compte de plusieurs objectifs. Cette thèse montre que l'utilisation d'un paradigme multicritère peut fournir une analyse pertinente et objective du problème. Cela peut permettre une exploration rapide de l'espace de design et une amélioration des flots de conception actuels étant donné qu'il est possible de fournir des informations qualitatives et quantitatives par rapport à l'espace de design qui ne seraient pas disponibles avec les outils actuels. De même, de par sa flexibilité, la MOO peut tenir compte des multiples degrés de liberté des 3D-SIC, ce qui permet plus de possibilités de design qui ne sont généralement pas prises en compte avec les outils actuels. De plus, les algorithmes développés peuvent montrer des propriétés de robustesse même si le problème est complexe. Enfin, appliquer l'aide multicritère à la décision pourrait permettre aux designers de faire des choix pertinents selon un processus transparent. / In the past decades, the microelectronic industry has been following the Moore's law to improve the performance of integrated circuits (IC). However, it will probably be impossible to follow this law in the future due to physical limitations appearing with the miniaturization of the transistors below a certain threshold without innovation. In order to overcome this problem, new technologies have emerged, and among them the 3D-Stacked Integrated Circuits (3D-SIC) have been proposed to keep the Moore's momentum alive. 3D-SICs can bring numerous advantages in the design of future ICs but at the cost of additional design complexity due to their highly combinatorial nature, and the optimization of several conflicting criteria. In this thesis, we present a first study of tools that can help the design of 3D-SICs, using mutiobjective optimization (MOO) and multi-criteria decision aid (MCDA). Our study has targeted one of the main issues in the design of 3D-SICs: the partitioning with floorplanning estimation under multiple objectives. This thesis shows that the use of a multi-criteria paradigm can provide relevant and objective analysis of the problem. This can allow a quick design space exploration and an improvement of the current design flows as it is possible to provide qualitative and quantitative information about a design space, that would not be available with current tools. Also, with its flexibility, MOO can cope with the multiple degrees of freedom of 3D-SICs, which enables more design possibilities that are usually not taken into account with current tools. In addition, the developed algorithms can show robustness properties even if the problem is complex. Finally, applying multi-criteria decision aid would allow designers to make relevant choices in a transparent process. / Doctorat en Sciences de l'ingénieur / info:eu-repo/semantics/nonPublished

La fabrication additive est un domaine en plein essor. Cependant, les industriels sont aujourd’hui dans une phase d’interrogation sur l’utilisation de ce procédé dans le cadre d’une production de masse. La problématique posée dans le cadre de ces travaux de recherche est : Comment rendre viable, industriellement, le procédé de fusion sur lit de poudre ? Nos travaux abordent la conception et le pilotage d’ateliers intégrant la fabrication additive et le processus complet d’obtention de la pièce selon les trois niveaux de décision : stratégique, tactique et opérationnel. D’un point du vue stratégique, des décisions fortes d’investissement, de sélection de machines et de choix d’organisation sont à prendre avec des enjeux économiques importants. L’objectif est de définir une méthode d’optimisation multicritère pour la conception modulaire d’un système de production intégrant la fabrication additive en présence de données incertaines, optimale sur le long terme et sur le court terme. D’un point de vue tactique, toutes les pièces ne sont pas forcément des candidates pertinentes pour la fabrication additive. Dans ces travaux, nous avons développé un outil d’aide à la décision qui évalue la pertinence ou non de la fabrication additive pour l’obtention des pièces dans une approche globale des coûts. Au niveau opérationnel, nous proposons un outil basé sur la simulation de flux qui permet de passer des commandes aux ordres de fabrication et leur ordonnancement de manière à garantir l’efficience de l’atelier. Ces travaux de recherche sont développés en lien avec des acteurs du monde industriel : AddUp, MBDA et Dassault qui alimentent nos travaux et nous permettent de confronter nos outils à une réalité industrielle. / The additive manufacturing is a field on the rise. However, companies wonder about the use of additive manufacturing for mass production. The problem raised in the context of this thesis is: How to make the process of sintering laser melting industrially viable? Our work focuses on the design and on the management of workshops integrating the additive manufacturing and of the complete process to obtain part according to three levels of decision: strategic, tactic and operational. About the strategic level, strong decisions of investment, machines selection and organization choice are taken with important economic issues. The aim is to define a multicriteria optimization method for the modular design of a production system integrating the additive manufacturing in the presence of uncertain data, optimal in the long term and the short term. From a tactical point of view, not all parts are necessarily relevant candidates for additive manufacturing. In this work, we developed a decision support tool that evaluates the relevance or not of additive manufacturing to obtain parts in a global cost approach. At the operational level, we offer a tool based on flow simulation that allows orders to be placed to production orders and their scheduling in order to guarantee the efficiency of the workshop. This research work is developed in collaboration with companies: AddUp, MBDA and Dassault, who contribute to our work and enable us to compare our tools with an industrial reality.

Plusieurs problématiques de gestion d’opérations peuvent être formalisées avec un problème d’optimisation discret. Ces modèles d’optimisation sont traditionnellement développés sous l’hypothèse que les données d’entrée sont déterministes, non impactées par des changements inattendus ou des incertitudes. Au cours des dernières années, le besoin en modèles performants, incluant des outils efficaces et permettant de réagir de manière optimale aux imprévus (perturbations), n’a cessé de croitre. En phase d’exécution d’un système, plusieurs événements imprévus (incertitudes) peuvent le perturber et le faire dévier de son parcours original voire rendre son exécution impossible. Il est vrai que ces incertitudes peuvent être considérées de manière proactive par le biais d’une optimisation stochastique ou des modèles d'optimisation robustes. Mais même avec des solutions robustes, des événements inattendus peuvent encore se produire nécessitant de revoir le plan robuste en cours d’exécution. Dans cette thèse, l’objectif est de prendre en compte ces incertitudes de manière réactive dans les modèles. Ainsi, une nouvelle méthodologie générique est proposée pour les problèmes d'optimisation de réparation / récupération. En considérant les solutions réparées / récupérées fournies par cette méthodologie appliquée à un plan initial en cours de mise en oeuvre, un décideur peut vouloir minimiser les coûts d'exploitation, mais aussi limiter les changements par rapport au plan initial. Le problème de réparation / récupération est formulé comme un problème d'optimisation multiobjectif, qui minimise des fonctions spécifiques relatives à divers critères de réparation (pilotés par les choix du décideur). / A wide variety of operations management problems can be formulated and solved as discrete optimization problems. Traditionally, these models have been mostly developed and used under the assumption that the input data are known in advance, not subject to unexpected changes, nor impacted by uncertainty. In recent years, the need for improved models providing efficient tools for quickly and optimally reacting to the occurrence of unexpected events (disruptions) has become a more and more important issue. In the execution phase, various unanticipated events will disrupt the system and make the plan deviate from its intended course and even make it infeasible.Uncertainty can be taken into account in a proactive way with stochastic optimization or robust optimization models. However, even with robust solutions, unexpected events can still occur requiring to reconsider the robust plan under execution. In this thesis, we are interested to cope with uncertainty in a reactive way. We propose a new generic methodology for repair/recovery optimization problems. When considering repair/recovery solutions for the initial plan under implementation, the decision-maker may want to minimize operating costs, but also limit the changes with respect to the initial plan. We formulate the repair/recovery problem as a multiobjective optimization problem minimizing specified functions for various repair criteria.

Un projet de développement d’une nouvelle installation pétrolière est lancé lorsque des études d’exploration et d’appréciation estiment que l’exploitation du gisement d’hydrocarbures découvert sera suffisamment rentable. La taille des projets rencontrés en industrie pétrolière impose de les découper en plusieurs périmètres. Chaque périmètre est attribué à un contracteur avec un type de contrat particulier, formant ainsi la stratégie contractuelle du projet. Durant le processus de sélection de la stratégie contractuelle, les entreprises pétrolières font face à trois difficultés récurrentes : 1) l’identification et la génération d’un nombre raisonnable et pertinent d’alternatives ; 2) l’évaluation des alternatives réalisables, qui dépendent de critères d’échelles et de natures différentes ; et enfin, 3) le besoin de justifier la solution proposée. La problématique de recherche est donc de concevoir une méthodologie d’aide à l’élaboration et la sélection de la stratégie contractuelle des projets de développement. Elle devra être la plus adaptée non seulement en termes de performances coûts, délais, mais devra également tenir compte des risques associés à ces performances. De plus, les interfaces entre contrats devront être considérées, car la performance collective de la stratégie peut être dégradée par rapport aux performances individuelles de chaque contrat. Ainsi, notre travail de recherche vise à mettre en place des solutions à la fois techniques et pratiques pour d'une part répondre à la question d'identification et de génération d'un ensemble pertinent d'alternatives de contrats et de stratégies contractuelles. D'autre part, construire et mettre en œuvre un système d’estimation et évaluation, permettant d’arriver à une proposition de stratégie contractuelle la plus performante pour le projet de développement. / A development project of a new oil and gas facility starts when the exploration and the appraisal studies estimate the exploitation of the hydrocarbon deposit is economically viable. The complexity and the size of the projects encountered in the industry impose to split them into several pieces, which represent the scope of future contracts. Each scope is then awarded to a contractor with a specific type of contract and selection mode, forming the contractual strategy to adopt in the project. During the contractual strategy selection process, oil companies encounters three recurring difficulties related to: 1) the identification of a reasonable and relevant set of alternatives; 2) the evaluation of potential alternatives, which depends on criteria from different scales and natures; and, 3) the need to substantiate the chosen contractual strategy solution. The research problem is to propose a decision aiding methodology for the development and selection of the most appropriate contractual strategy. It has to be the most performing in terms of cost and schedule, but should also consider the risks associated with these performances. In addition, the interfaces between the different contracts should also be considered, because the collective performance of the whole strategy may be degraded compared to the performance of each individual contract. Thereby, our work seeks to implement both technical and practical solutions to answer on the one hand the question of identification and generation of a relevant set of alternatives, at contracts and contractual strategy levels. On the other hand, to build and implement a system of estimation and evaluation of contractual strategies, allowing to come up with the most performing proposal to the upstream development project.

C’est aujourd’hui une nécessité pour une chaîne de valeur agroalimentaire que d’établir et déployer une stratégie de durabilité cohérente pour ses différentes parties prenantes et de parvenir à communiquer sur les efforts conduits auprès des citoyens et consommateurs, dont la demande de produits plus durables est croissante. Pour aller au-delà des premières initiatives existantes (cahiers des charges, labels, etc.), et accroître de façon effective leur performance durable et la qualité perçue de leur offre, envisager de nouveaux outils de gestion, construits conjointement entre l’amont et l’aval peut être une solution. Or les acteurs de ces chaînes, aux intérêts et cultures différents, ont notamment des visions individuelles de la durabilité. Par conséquent, s'ils veulent coopérer pour l’amélioration de la performance durable de leur chaîne de valeur, ils doivent répondre à un niveau minimum de satisfaction de chacun d’entre eux. Ce travail cherche à proposer de nouveaux outils de gestion standardisés et interopérables aux chaînes de valeur alimentaires afin qu’elles puissent co-créer de la valeur durable partagée et s’orienter vers de nouveaux modes de gouvernance.Le contexte expérimental est celui d’une chaîne de valeur de porc français, dont les acteurs entretiennent des relations contractuelles et ont déjà engagé un travail conjoint sur la durabilité de certains produits. Une première contribution porte sur la réflexion pour construire une métrique d’évaluation de la performance durable des chaînes de valeur alimentaires. Les trois cas suivants portent sur les possibilités pour les acteurs d'une chaîne de valeur alimentaire de coopérer dans le partage de solutions d'amélioration de la durabilité. Un scénario témoin est comparé avec plusieurs scénarios d’amélioration de la durabilité et les résultats sont confrontés aux attentes respectives des différents acteurs de la chaîne de valeur. Une quatrième partie s’intéresse l'importance du partage de données standardisées entre les différents acteurs pour soutenir la performance durable. Enfin une dernière section propose un modèle d’appui à un travail participatif pour faciliter la définition d’une stratégie commune de durabilité. / It is now necessary for an agrifood value chain to set-up and develop a coherent sustainability strategy for its various stakeholders and to communicate on the efforts made towards citizens and consumers, in demand for more and more sustainable products. To go beyond the first existing initiatives (specifications, labels, etc.), and effectively increase both their sustainable performance and the perceived quality of their offer, considering new management tools, built jointly between upstream and downstream can be a solution. However, the actors in these chains, with different interests and cultures, have individual visions of sustainability. Therefore, if they want to cooperate in order to improve the sustainable performance of their value chain, they should meet a minimum level of satisfaction for each of them. This work aims to propose new standardized and interoperable management tools for food value chains so that the actors can co-create shared sustainable value and move towards new modes of governance.The experimental context is French pork value chains, whose actors maintain contractual relations and have already tackled joint work on the sustainability of certain products. A first contribution focuses on reflection to build a metric to evaluate the sustainable performance of food value chains. The three following cases are dealing with the possibilities for actors in a food value chain to cooperate on common solutions for sustainability improvement. Contrasted alternative scenarios are compared between them and the results are confronted with the respective expectations of the different actors in the value chain. A fourth section focuses on the importance of standardized data sharing among the various actors to support the sustainable performance. Finally, a final section proposes a support model for participative work in order to facilitate a common strategy definition for sustainability.

Comment les entrepreneurs forestiers peuvent-ils prendre en considération les impacts environnementaux dans leurs décisions d’affaires ? Quelles technologies peuvent réduire les impacts environnementaux tout en rendant l’entreprise plus profitable ? Afin de répondre à ces questions, un outil d’aide à la décision stratégique a été développé. Ce modèle est basé sur l’optimisation multicritère et intègre la minimisation des impacts environnementaux aux objectifs économiques. La considération d’impacts environnementaux et économiques sur l’ensemble du réseau logistique requiert une vision holistique. C’est pour cette raison qu’une approche de cycle de vie est utilisée tout au long de cette thèse. Ainsi, le modèle multicritère est alimenté par des analyses de cycle de vie environnementale et de coûts. L’analyse de cycle de vie (ACV), sous-entendu attributionnelle et environnemental, est une méthode normalisée et reconnue permettant de quantifier les impacts environnementaux d’un produit ou d’un service. La première contribution de cette thèse est de présenter une ACV du portefeuille de produits d’une entreprise forestière. Il s’agit de la première contribution analysant l’ensemble d’un portefeuille de produit d’une organisation. Cette ACV a été réalisée avec la méthode IMPACT 2002+ permettant d’obtenir une quantification des dommages sur la santé humaine, la qualité des écosystèmes, les changements climatiques et la consommation de ressources. Ces quatre impacts sont utilisés comme critères environnementaux du modèle d’optimisation multicritère. La seconde contribution introduit la réalisation d’une analyse de cycle de vie de coût basée sur la comptabilité par activités (ACVC-PA) couvrant l’ensemble des opérations de récolte et de transformation d’une entreprise forestière. À partir des résultats des coûts de chacune des activités, le coût de revient est attribué à chacun des produits du portefeuille. Dans la discussion est présentée une analyse de l’état d’avancement des principaux produits sur les marchés nord-américains. La méthodologie de l’ACVC-PA a été choisie, car elle permet de faire des liens avec les résultats de l’analyse environnementale. Le modèle d’aide à la décision intégrant les critères environnementaux est présenté dans la troisième contribution. Les résultats des deux analyses précédentes sont incorporés dans un modèle d'optimisation multicritère, auquel sont ajoutés les effets de substitutions, grâce à une approche conséquentielle de l’ACV. Dans le cas des produits du bois, les effets de substitutions ont des impacts positifs, au moins sur les changements climatiques, puisque les matériaux de construction courants (acier ou béton) et les combustibles fossiles ont une intensité carbonique supérieure. Ce modèle propose des solutions optimales d’un point de vue environnemental et économique, ainsi que les compromis entre ces critères, quant aux flux de matières et l'acquisition de nouvelles technologies. Une représentation graphique des réseaux proposés accompagne le calcul des bénéfices nets annuels anticipés et des émissions nettes de gaz à effet de serre de chacune des solutions. La démonstration du modèle d’aide à la décision repose sur l’étude de cas d’une entreprise forestière. Le modèle mathématique est en programmation linéaire en nombres entiers, qui est résolue par la méthode exacte et l’approche a posteriori. Ce qui permet de générer 150 solutions, en faisant varier les pondérations entre 0 et 1 pour chaque critère. Plusieurs technologies prospectives sont intégrées dans ce modèle tout en respectant les contraintes d’approvisionnements, de recette et de capacité spécifique au contexte de l’entreprise forestière à l’étude. Une dernière contribution porte sur le transport des produits du bois. L’acheminement des systèmes de construction préfabriquée directement sur les chantiers de construction présente plusieurs avantages, mais est une source d’émissions de gaz à effet de serre. CarbonRoadMap est un modèle d’aide à la décision multicritère et multimodal offrant des alternatives au transport en camion. L’entreprise forestière peut ainsi proposer des parcours en fonction des priorités de ses clients, qui peuvent être le délai, le coût ou les émissions de gaz à effet de serre. L’ensemble de cette thèse démontre que l’intégration des critères environnementaux dans les outils d’aide à la décision permet d’élargir la vision des décideurs. De plus, dans les deux études modèles, propres à l’entreprise forestière, les solutions réduisant les impacts environnementaux sont majoritairement des sources de profit supplémentaire simultanément. / How can forest harvesting entrepreneurs consider environmental impacts in their business decisions? What technologies can reduce environmental impacts while making the company more profitable? To answer these questions, we developed a strategic decision support tool which integrated the minimization of environmental impacts with economic objectives environmental based on multi-criteria optimization. The consideration of environmental and economic impacts on the entire logistics network requires a holistic vision. That why a life-cycle approach was adopted all long of this thesis. Thus, the multi-criteria model is powered by environmental Life-Cycle Assessment (LCA) and Life-Cycle Cost Assessment (LCCA). The first contribution of this thesis is to present a LCA of the product portfolio of a forestry company. LCA is a standardized and recognized method for quantifying the environmental impacts of a product or service. This analysis was realized with the IMPACT 2002+ method, which quantify damages on human health, ecosystem quality, climate changes and resource consumption, which are the four environmental criteria in this entire research project. The second contribution is the realization of an Activity-Based Life-Cycle Costing (AB-LCC) covering all the harvesting and processing activities of the same forestry company. The cost structure of the company was analyzed for each product of the portfolio along with an analysis of the life-cycle of each Harvested Wood Product (HWP) in the North American market context. With a consequential LCA approach, it is possible to consider the consequences of a change by integrating the substitution effects. Substition of building materials, such as steel or concrete, and of fossil fuels by HWP has positive greenhouse gas emission impacts. The third contribution, presented in chapter 4, use results of the previous analyzes to incorporate them in a multi-criteria optimization model which considers both profitability and environmental impacts. The decision support model provides optimization from an environmental, economic and all compromises between these criteria, on material flux and new technology acquisition. A graphical representation of the proposed network accompanies the calculation of expected annual profits and net GHG emissions of solutions. The case study is based on primary and historical data of the company activities as well as set of new technologies considered, for both environmental and economic criteria. The mathematical model is linear integer programming that is resolved by the exact method and a posteriori approach, by varying weights between 0 and 1 for each criterion, to generate 150 solutions. Several prospective technologies are proposed in the model while respecting the constraints of supplies, recipes and specific capacity to the context of the studied forestry company. A final contribution of this thesis is about the HWP delivery system, presented in chapter 5. The routing of prefabricated building systems directly on construction sites has several advantages, but it is a source of GHG emissions. CarbonRoadMap is a multicriteria and multimodal model supporting decisions about alternatives to truck only transport. The forestry company can suggest different routes based on the priorities of its customers, who may be the time, cost or carbon emissions. This whole thesis demonstrates that the integration of environmental criteria in the decision support tools allows a wider vision. In the applications, specific to forestry business, the solutions with an environmental impacts reduction are mostly a source of additional profit simultaneity.

<p align="justify">Depuis 20 à 30 ans, l'aide multicritère à la décision est apparue. L'expansion de cette nouvelle discipline s'est marquée dans la littérature essentiellement par un foisonnement de nouvelles méthodes multicritères d'aide à la décision et par des applications de celles-ci à des problèmes "réels". Pour la plupart de ces méthodes, il n'y pas ou peu de fondements théoriques. Seul le bon sens a guidé les créateurs de ces méthodes.</p><p><p align="justify">Depuis une dizaine d'années, le besoin de bases théoriques solides se fait de plus en plus sentir. C'est dans cette perspective que nous avons réalisé le présent travail. Ceci étant dit, nous n'allons pas vraiment nous occuper de méthodes multicritères à la décision dans ce travail, mais seulement de fragments de méthodes. En effet, les méthodes multicritères d'aide à la décision peuvent généralement être décomposées en trois parties (outre la définition de l'ensemble des alternatives et le choix des critères):</p><p><p align="justify"><ol><li>Modélisation des préférences: pendant cette étape, les préférences du décideur sont modélisées le long de chaque critère.<p><li>Agrégation des préférences: un modèle global de préférences est construit au départ des modèles obtenus critère par critère à la fin de la phase précédente.<p><li>Exploitation des résultats de l'agrégation: du modèle global de préférences issu de la phase 2, on déduit un choix, un rangement, une partition, selon les besoins.</ol></p><p><p align="justify">Jusqu'à présent, à cause de la difficulté du problème, peu de méthodes ont été axiomatisées de bout en bout; la plupart des travaux ne s'intéressent qu'à une ou deux des trois étapes que nous venons de décrire.</p><p><p align="justify">Nous nous sommes intéressés à une méthode bien connue: la méthode de Borda. Elle accepte comme données de départ des relations binaires. Elle intervient donc après la phase de modélisation des préférences. Le résultat de cette méthode est un rangement. Elle effectue donc les opérations correspondant aux étapes 2 et 3. Dans la suite de ce travail nous appellerons méthode de rangement toute méthode effectuant les étapes 2 et 3 pour aboutir à un rangement. Etant donné que les méthodes de rangement, celle de Borda en particulier, sont utilisées également en choix social, nous puiserons abondamment dans le vocabulaire, les outils et les résultats du choix social. Les résultats présentés seront valides en choix social, mais nous nous sommes efforcés de les rendre aussi pertinents que possible en aide multicritère à la décision.</p><p><p align="justify">Dans le chapitre II, après quelques définitions et notations, nous présentons quelques méthodes de rangement classiques, y compris la méthode de Borda, et quelques résultats majeurs de la littérature. Nous généralisons une caractérisation des méthodes de scorage due à Myerson (1995).</p><p><p align="justify">Nous nous tournons ensuite vers les relations valuées. La raison en est la suivante: elles sont utilisées depuis longtemps dans plusieurs méthodes multicritères et, depuis peu, elles le sont aussi en choix social (p.ex. Banerjec 1994) car elles permettent de modéliser plus finement les préférences des décideurs confrontés à des informations incertaines, imprécises, contradictoires, lacunaires, Nous commençons donc le chapitre III par des notations et définitions relatives aux relations valuées.</p> <p align="justify">Ensuite, nous présentons quelques méthodes de rangement opérant au départ de relations valuées. C'est-à-dire des méthodes de rangement qui agissent non pas sur des relations nettes, mais sur des relations valuées et qui fournissent comme précédemment un rangement des alternatives. N'ayant trouvé dans la littérature aucune méthode de ce type, toutes celles que nous présentons sont neuves ou des généralisations de méthodes existantes; comme par exemple, les méthodes de scorage généralisées, que nous caractérisons en généralisant encore une fois le résultat de Myerson.</p><p><p align="justify">Nous présentons enfin ce que nous appelons la méthode de Borda généralisée, qui est une des généralisations possibles de la méthode de Borda au cas valué. Nous basant sur un article de Farkas et Nitzan (1979), nous montrons que contrairement à ce qui se passait dans le cas particulier envisagé par Farkas et Nitzan (agrégation d'ordres totaux), la méthode de Borda généralisée (et sa particularisation au cas net) n'est pas toujours équivalente à la méthode proximité à l'unanimité. Cette dernière méthode classe chaque alternative en fonction de l'importance des changements qu'il faudrait faire subir à un ensemble de relations pour que l’alternative considérée gagne à l'unanimité. Nous identifions quelques cas où l'équivalence est vraie.</p><p><p align="justify">Ensuite, nous reprenons un résultat de Debord (1987). Il s'agit d'une caractérisation de la méthode de Borda en tant que méthode de choix appliquée à des préordres totaux. Nous la généralisons de deux façons au cas de la méthode de Borda en tant que méthode de rangement appliquée à des relations valuées. Lorsqu'on applique la méthode de Borda, on est amené à calculer une fonction à valeurs réelles sur l'ensemble des alternatives.</p><p><p align="justify">La valeur prise par cette fonction pour une alternative s'appelle le score de Borda de cette alternative. Ensuite, on range les alternatives par ordre décroissant de leur score de Borda. La tentation est grande - et beaucoup y succombent (peut-être avec raison) d'utiliser le score de Borda non seulement pour calculer le rangement mais aussi pour estimer si l'écart entre deux alternatives est important ou non (voir par exemple Brans 1994). Cette approche n'a, à notre connaissance, jamais été étudiée d'un point de vue théorique. Nous présentons deux caractérisations de la méthode de Borda utilisée à cette fin.</p><p><p align="justify">Dans la dernière partie du chapitre III, nous abandonnons la démarche qui visait à caractériser une méthode par un ensemble de propriétés le plus petit possible. Nous comparons 12 méthodes sur base d'une vingtaine de propriétés. Les résultats de cette partie sont résumés dans quelques tableaux.</p><p><p align="justify">Ce travail aborde donc la méthode de Borda et sa généralisation au cas valué sous différents angles. Il livre une série de résultats qui, espérons-le, devraient permettre de mieux comprendre la méthode de Borda et peut-être de l'utiliser à meilleur escient. Toutefois, quoique notre objectif ait été de présenter des résultats pertinents en aide multicritère à la décision (et nous avons fait des progrès dans ce sens), il reste du chemin à faire. Nous sommes probablement encore trop proche du choix social. Ceci constitue donc une voie de recherche intéressante, de même que l'étude d'autres méthodes de rangement et l'étude de méthodes complètes d'aide multicritère à la décision: modélisation du problème (identification du ou des décideur(s), des alternatives et des critères), modélisation des préférences, agrégation des préférences et exploitation des résultats de l'agrégation.</p><p><p> / Doctorat en sciences appliquées / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Cette thèse se situe dans le cadre d'un processus d'aide à la décision multicritère et multi-acteurs. Elle porte sur la gestion de certains aspects de l'incertitude inhérente à l'évaluation multicritère dans un tel processus. Nous proposons à cet égard une modélisation et une formalisation mathématique de ce processus via une représentation possibiliste des évaluations. Nous avons également proposé de caractériser les distributions de possibilité relatives aux évaluations des différents critères par un ensemble d'indicateurs de description tels que l'imprécision, la divergence, etc., permettant ainsi une interprétation quantitative plus aisée pour le décideur. Nous avons considéré des opérateurs d'agrégation de la famille de l'intégrale de Choquet pour propager les distributions d'évaluations de critère ainsi que les indicateurs de description de distribution, en raison de leur capacité à prendre en compte des interactions entre les critères tout en gardant un caractère de moyenne “généralisée” aisément compréhensible par le décideur. Concernant la propagation des indicateurs, nous avons établi deux théorèmes clés, l'un portant sur l'union des valeurs supérieures et inférieures de l'intervalle moyen d'une distribution de possibilité et l'autre sur l'imprécision moyenne d'une distribution de possibilité la définissant comme la somme des imprécisions moyennes de distributions partielles adjacentes dont elle est l'union. Par ailleurs, Le concept d'explication de la décision a particulièrement constitué le noyau de notre modèle de processus d'aide à la décision. Ainsi à partir des théorèmes établis, nous avons proposé des fonctionnalités explicatives basées sur une quantification de la contribution d'indicateurs décisionnels des évaluations de critères à l'évaluation globale. Nous avons ainsi montré que chaque indicateur relatif à la distribution de l'évaluation globale s'écrit simplement comme une somme pondérée de contributions de critères. Sur le plan applicatif, nous nous sommes intéressés à la formalisation du processus de gestion de mesures de satisfaction de clients dans le contexte de la e-recommandation pour le e-commerce. Nous avons présenté une méthode d'évaluation multicritère des sites de e-commerce par une communauté d'internautes qui permet à la fois de prendre en compte l'importance relative des critères d'évaluation et les interactions entre ceux-ci, mais aussi de gérer différents aspects de l'incertitude inhérents à ce processus d'évaluation. Nous avons développé un prototype logiciel servant de support d'aide à la décision. Cet outil labellisé “Feedback Based Recommendation System” (FBRS) permet de fournir aux managers d'un site de e-commerce, en particulier les équipes marketing et benchmarking, des éléments qui leur permettent de comprendre les scores qui ont été attribués à leur site lors de l'évaluation par les clients. Nous avons montré comment il est alors possible d'identifier les critères les plus influents dans cette évaluation et comment utiliser cette analyse de contributions à des fins de suivi et de management des performances par les responsables marketing et benchmarking. Ces fonctionnalités sont ainsi une base de travail pour ces derniers pour améliorer les stratégies existantes.