Ce manuscrit aborde des problèmes d’ordonnancement et de transport avec une modélisation explicite du transport. De tels problèmes se modélisent communément sous forme de graphes qui sont évalués afin d’obtenir les dates de début des opérations.Les évaluations classiques des graphes sont effectuées au moyen d’algorithmes de plus long chemin permettant d’obtenir une solution semi-active, où toutes les dates des opérations sont au plus tôt. Néanmoins, ces évaluations permettent généralement de ne prendre en compte que des critères de temps ou de distance à minimiser. Les travaux présentés dans ce manuscrit proposent de tenir compte de critères de qualité de service dans la fonction objectif. Cette prise en considération nécessite de nouvelles fonctions d’évaluation du graphe afin d’obtenir des solutions non nécessairement semi-actives permettant de maximiser la qualité de service. En effet, une solution semi-active propose rarement une qualité de service optimale. Les critères de qualité de service adoptés portent sur les ordonnancements et sur le transport.Trois problèmes intégrés sont successivement traités. Le premier problème est un problème de Job-shop avec transport et qualité de service, appelé Job-shop Scheduling Problem with Routing (JSPR). Des pièces, définies par une succession d’opérations, sont à fabriquer sur différentes machines, et entre deux opérations, la pièce doit être transportée de machine en machine. Le critère de qualité de service dans ce problème est dépendant des délais entre, d’une part les différentes opérations sur les machines, et d’autre part entre les différentes opérations de transport. Les gammes opératoires et les opérations de transport sont dépendantes les unes des autres.Le second problème est un problème de Workforce Scheduling and Routing Problem (WSRP), assimilable à un problème de planification de visites à domicile par un ensemble d’employés, et où le transport est pris en compte. Pour ce problème, le critère de qualité de service dépend des dates de début des visites. Les tournées sont indépendantes les unes des autres.Le troisième problème est le Generalised Workforce Scheduling and Routing Problem (GWSRP), qui prend en compte des contraintes de coordination entre les employés. Les tournées de ces derniers sont dépendantes les unes des autres. Elles nécessitent d’être toutes considérées simultanément pour évaluer les dates des visites respectant les contraintes de coordination et maximisant la qualité de service.Pour chaque problème, une nouvelle fonction d’évaluation est proposée. Pour le JSPR, cette fonction est basée sur l’algorithme de (Cordeau and Laporte, 2003) qui est initialement prévu pour le Dial-A-Ride Problem, ainsi que sur l’insertion de time-lags dans le graphe disjonctif du JSPR. Cette évaluation est incluse dans une métaheuristique. Pour le WSRP, la fonction d’évaluation est basée sur un algorithme de calcul du plus court chemin avec un algorithme de type programmation dynamique à labels. Elle est généralisée pour être utilisée dans une génération de colonnes. Et enfin, pour le GWSRP, l’évaluation est effectuée par un modèle PPC qui combiné à une génération de colonnes définissent tous deux un schéma d’optimisation global. / This manuscript addresses scheduling and transport problems where the transport is explicitly taken into account. Such problems are commonly modelled by graphs that are evaluated to obtain the starting times of operations.Classic graph evaluations are performed using longer path algorithms to obtain a semi-active solution, where all operations are left shifted. Nevertheless, these evaluations generally allow only time or distance criteria to be taken into account. The work presented in this thesis propose to take the quality of service criteria into account in the objective function. These considerations require new graph evaluation functions in order to obtain non-semi-active solutions that maximise the quality of service. Indeed, a semi-active solution rarely offers maximum quality of service. Three integrated problems are successively addressed. The first problem is a Job-shop Scheduling Problem with transport and quality of service, referred to as Job-shop Scheduling Problem with Routing (JSPR). Jobs, defined by a succession of operations, are to be performed on different machines, and between two operations, the job must be transported from a machine to another machine. The quality of service criterion in this problem depends on the delay between, on the one hand, the different operations belonging to the same job, and on the other hand, between the different transport operations. Machine-operations and transport-operations are dependent.The second problem is a Workforce Scheduling and Routing Problem (WSRP), which is similar to a problem of planning home services by a set of employees, and where transport is taken into account. For this problem, the quality of service criterion depends on the starting times of the visits. The trips of employees are independent.The third problem is the Generalised Workforce Scheduling and Routing Problem (GWSRP), which takes coordination constraints between employees into account. The trips are dependent on each other. The evaluation function of the starting times must consider simultaneously all trips in order to respect all coordination constraints and to maximise the service quality.For each problem, a new evaluation function is proposed. For the JSPR, this function is based on the algorithm of (Cordeau and Laporte, 2003) which is introduced first for the Dial-A-Ride Problem. The evaluation function, for the JSPR, is based on the insertion of time-lags in the disjunctive graph. This evaluation is included in a metaheuristic. For the WSRP, the evaluation function is based on the dynamic labelling algorithm used for an Elementary Shortest Path Problem With Resource Constraints. This function is generalised in order to be included in a column generation scheme. Finally, for the GWSRP, the evaluation is performed by a PPC model combined with a generation of columns and both define an overall optimisation scheme.

Cette thèse porte sur la prévision de la demande des expéditeurs et des offres de capacité des transporteurs pour la planification opérationnelle des systèmes `Many-to-One-to-Many' (M1M). Un tel système agit comme un décideur intermédiaire entre les expéditeurs et les transporteurs en coordonnant le transport des marchandises des expéditeurs aux destinataires en utilisant les capacités offertes par les transporteurs. Le décideur prend ses décisions dans un horizon de planification opérationnelle, en optimisant ces décisions en tenant compte de l'incertitude sur les périodes futures. Pour accompagner les décisions du décideur, il est essentiel de prédire les nouvelles demandes des expéditeurs et les nouvelles capacités des transporteurs. Cela conduit à des problèmes de prévision de séries chronologiques à plusieurs variables et à plusieurs étapes. L'objectif de ce travail est d'analyser l'impact des erreurs de prévision sur la qualité de la solution pour un problème de planification opérationnelle M1M donné. Cette thèse présente d'abord la structure du système M1M, la planification opérationnelle et les tâches de prévision associées. Nous décrivons la caractérisation des demandes des expéditeurs et des offres des transporteurs ainsi que comment la prévision peut soutenir les décisions en définissant les informations nécessaires pour le décideur sur l'horizon opérationnel. Nous couvrons ensuite l’optimisation de l’affectation charge-transporteur en introduisant un modèle d'optimisation déterministe et les prévisions utilisées en entrée. En l'absence de données réelles, nous générons un ensemble de données synthétiques qui est ensuite utilisé pour estimer les modèles de prévision. L'objectif est de définir quelques modèles de prévision qui présentent des erreurs afin que nous puissions évaluer leur impact sur la qualité de la solution pour le problème de planification opérationnelle. Dans ce contexte, nous comparons plusieurs modèles ARIMA pour prédire les futures demandes et offres. Nous constatons que les modèles avec des erreurs de prévision relativement faibles peuvent conduire à des améliorations significatives de la qualité de la solution. Enfin, nous exposons quelques pistes de recherches futures. / This thesis is about forecasting new shipper-demand requests and carrier-capacity offers for operational planning of Many-to-One-to-Many (M1M) systems. Such a system acts as an intermediary decision-maker between shippers and carriers, coordinating the transportation of goods from shippers to consignees (shipment recipients) using capacity offered from carriers. The decision-maker makes the decisions within an operational planning horizon, optimizing these decisions accounting for uncertainty over future time periods. To support the decisions, forecasting new shipper-demands and carrier capacities is essential. This leads to multi-variate multi-step time series forecasting problems. The objective of this work is to analyze the impact of forecast errors on the solution quality for a given M1M operational planning optimisation method. This thesis first presents the M1M system structure, operational planning, and related forecasting tasks. It explains the characterization of the shipper requests and carrier offers. We describe how forecasting can support the decisions by defining the needed information for the decision-maker over the operational horizon. We then cover the optimization of load-to-carrier assignments introducing a deterministic formulation and the forecasts used as input. In the absence of real data, we generate a synthetic data set that is then used for estimating forecasting models. The aim is to define a few forecasting models that exhibit some errors so that we can assess their impact on the solution quality for the operational planning problem. In this context, we compare several ARIMA models to predict future requests and offers. We find that the models with relatively low forecast errors can lead to significant improvements in solution quality. Finally, we outline a few directions for future research.

L’Internet des Objets (IdO) et le déploiement des équipements connectés permettent la mise en place de solutions de Gestion Active de la Demande(GAD) avancées. En effet, il devient possible d’avoir plus de visibilité et un contrôle fin sur différents équipements qui consomment, stockent ou produisent de l’énergie dans une maison. Dans cette thèse, nous considérons des solutions ayant la capacité de produire des décisions de contrôle direct à différents niveaux de granularité en fonction des variables mesurées dans les habitats. Le contrôle est basé sur une optimisation d’utilité perçue. Des fonctions utilité sont définies à travers une approche générique qui considère la flexibilité de la charge et l’impact des décisions de contrôle sur les utilisateurs. L’approche proposée n’impose pas de restrictions sur le type des équipements contrôlés ni sur la granularité des décisions de contrôle. Ceci permet un contrôle joint d’équipements hétérogènes. Nous considérons trois types d’architectures de contrôle à savoir: des solutions centralisées, partiellement distribuées et entièrement distribuées. Ces architectures diffèrent dans la distribution de la prise de décision entre les entités impliquées dans le contrôle et les données qui sont mis à disposition de ces entités. L’analyse numérique montre les compromis des solutions proposées du point de vue de la performance, de l’extensibilité et de la complexité. / The Internet of Things (IoT) paradigm brings an opportunity for advanced Demand Response (DR) solutions. Indeed, it enables visibility and control on the various appliances that may consume, store or generate energy within a home. In this thesis, we consider solutions having the capability to produce direct control decisions at different granularities based on variables measured at homes. Control schemes are driven by an optimization based on utility functions. These functions are defined based on a generic approach that considers load’s flexibility and the impact of control decisions on users. The proposed approach does not impose any restrictions on the type of controlled appliances nor on the granularity of control decisions. This enables joint control of heterogeneous loads. We consider three types of control architectures, namely centralized, partially distributed and fully distributed solutions. Schemes based on these architectures differ in the distribution of decision making among entities involved in the control and data that is made available to these entities. Numerical analysis shows the trade-offs of proposed solutions from a performance, scalability and complexity perspectives.

Cette thèse considère le problème de sélection et d’ordonnancement des prises de vue d’un satellite agile d’observation de la Terre. La mission d’un satellite d’observation est d’obtenir des photographies de la surface de la Terre afin de satisfaire des requêtes d’utilisateurs. Les demandes, émanant de différents utilisateurs, doivent faire l’objet d’un traitement avant transmission d’un ordre vers le satellite, correspondant à une séquence d’acquisitions sélectionnées. Cette séquence doit optimiser deux objectifs sous contraintes d’exploitation. Le premier objectif est de maximiser le profit global des acquisitions sélectionnées. Le second est d’assurer l’équité du partage des ressources en minimisant la différence maximale de profit entre les utilisateurs. Deux métaheuristiques, composées d’un algorithme génétique à clé aléatoire biaisées (biased random key genetic algorithm - BRKGA) et d’une recherche locale multi-objectif basée sur des indicateurs (indicator based multi-objective local search - IBMOLS), sont proposées pour résoudre le problème. Pour BRKGA, trois méthodes de sélection, empruntées à NSGA-II, SMS-EMOA, et IBEA, sont proposées pour choisir un ensemble de chromosomes préférés comme ensemble élite. Trois stratégies de décodage, parmi lesquelles deux sont des décodages uniques et la dernière un décodage hybride, sont appliquées pour décoder les chromosomes afin d’obtenir des solutions. Pour IBMOLS, plusieurs méthodes pour générer la population initiale sont testées et une structure de voisinage est également proposée. Des expériences sont menées sur des cas réalistes, issus d’instances modifiées du challenge ROADEF 2003. On obtient ainsi les fronts de Pareto approximés de BRKGA et IBMOLS dont on calcule les hypervolumes. Les résultats de ces deux algorithmes sont comparés / This thesis considers the selection and scheduling problem of observations for agile Earth observing satellites. The mission of Earth observing satellites is to obtain photographs of the Earth surface to satisfy user requirements. Requests from several users have to be managed before transmitting an order, which is a sequence of selected acquisitions, to the satellite. The obtained sequence must optimize two objectives under operation constraints. The first objective is to maximize the total profit of the selected acquisitions. The second one is to ensure the fairness of resource sharing by minimizing the maximum profit difference between users. Two metaheuristic algorithms, consisting of a biased random key genetic algorithm (BRKGA) and an indicator-based multi-objective local search (IBMOLS), are proposed to solve the problem. For BRKGA, three selection methods, borrowed from NSGA-II, SMS-EMOA, and IBEA, are proposed to select a set of preferred chromosomes to be the elite set. Three decoding strategies, which are two single decoding and a hybrid decoding, are applied to decode chromosomes to become solutions. For IBMOLS, several methods for generating the initial population are tested and the neighborhood structure according to the problem is also proposed. Experiments are conducted on realistic instances based on ROADEF 2003 challenge instances. Hypervolumes of the approximate Pareto fronts are computed and the results from the two algorithms are compared

Due à l’augmentation de la force des changements climatiques, il devient critique d’éliminer les combustibles fossiles. Les véhicules électriques sont un bon moyen de réduire notre dépendance à ces matières polluantes, mais leur adoption est généralement limitée par le manque d’accessibilité à des stations de recharge. Dans cet article, notre but est d’agrandir l’infrastrucure liée aux stations de recharge pour fournir une meilleure qualité de service aux usagers (et une meilleure accessibilité aux stations). Nous nous attaquons spéficiquement au context urbain. Nous proposons de représenter un modèle d’assignation de demande de recharge à des stations sous la forme d’un problème de flux maximum. Ce modèle nous sert de base pour évaluer la satisfaction des usagers étant donné l’infrastruture disponible. Par la suite, nous incorporons le model de flux maximum à un programme en nombre entier mixte qui a pour but d’évaluer l’installation de nouvelles stations et d’étendre leur disponibilité en ajoutant plus de bornes de recharge. Nous présentons notre méthodologie dans le cas de la ville de Montréal et montrons que notre approche est en mesure résoudre des instances réalistes. Nous concluons en montrant l’importance de la variation dans le temps et l’espace de la demande de recharge lorsque l’on résout des instances de taille réelle. / With the increasing effects of climate change, the urgency to step away from fossil fuels is greater than ever before. Electric vehicles (EVs) are one way to diminish these effects, but their widespread adoption is often limited by the insufficient availability of charging stations. In this work, our goal is to expand the infrastructure of EV charging stations, in order to provide a better quality of service in terms of user satisfaction (and availability of charging stations). Specifically, our focus is directed towards urban areas. We first propose a model for the assignment of EV charging demand to stations, framing it as a maximum flow problem. This model is the basis for the evaluation of the user satisfaction by a given charging infrastructure. Secondly, we incorporate the maximum flow model into a mixedinteger linear program, where decisions on the opening of new stations and on the expansion of their capacity through additional outlets is accounted for. We showcase our methodology for the city of Montreal, demonstrating the scalability of our approach to handle real-world scenarios. We conclude that considering both spacial and temporal variations in charging demand is meaningful when solving realistic instances.

L’optimisation de la distribution est une préoccupation centrale dans l’amélioration de la performance des systèmes industriels et des entreprises de services. Avec les avancées technologiques et l’évolution du monde des affaires, de nouveaux domaines d’application posent des défis aux gestionnaires. Évidemment, ces problèmes de distribution deviennent aussi des centres d’intérêt pour les chercheurs. Cette thèse étudie l’application des méthodes de recherche opérationnelle (R.O.) à l’optimisation des chaînes logistiques dans deux contextes précis : le déploiement logistique en situation d’urgence et la logistique hospitalière. Ces contextes particuliers constituent deux domaines en forte croissance présentant des d’impacts majeurs sur la population. Ils sont des contextes de distribution complexes et difficiles qui exigent une approche scientifique rigoureuse afin d’obtenir de bons résultats et, ultimement, garantir le bien-être de la communauté. Les contributions de cette thèse se rapportent à ces deux domaines. D’abord, nous présentons une révision systématique de la littérature sur le déploiement logistique en situation d’urgence (Chapitre 2) qui nous permet de consolider et de classifier les travaux les plus importants du domaine ainsi que d’identifier les lacunes dans les propositions actuelles. Cette analyse supporte notre seconde contribution où nous proposons et évaluons trois modèles pour la conception d’un réseau logistique pour une distribution juste de l’aide (Chapitre 3). Les modèles cherchent à assurer une distribution équitable de l’aide entre les points de demande ainsi qu’une stabilité dans le temps. Ces modèles permettent les arrérages de la demande et adaptent l’offre aux besoins de façon plus flexible et réaliste. Le deuxième axe de recherche découle d’un mandat de recherche avec le Ministère de la Santé et de Services sociaux du Québec (MSSS). En collaboration avec les gestionnaires du système de santé québécois, nous avons abordé la problématique du transport d’échantillons biomédicaux. Nous proposons deux modèles d’optimisation et une approche de résolution simple pour résoudre ce problème difficile de collecte d’échantillons (Chapitre 4). Cette contribution est par la suite généralisée avec la synchronisation des horaires d’ouverture de centres de prélèvement lors de la planification des tournées. Une procédure itérative de recherche locale est proposée pour résoudre le problème (Chapitre 5). Il en découle un outil efficace pour la planification des tournées de véhicules dans le réseau des laboratoires québécois. / Optimisation in distribution is a major concern towards the performance’s improvement of manufacturing and service industries. Together with the evolution of the business’ world and technology advancements, new practical challenges need to be faced by managers. These challenges are thus a point of interest to researchers. This thesis concentrates on the application of operational research (O.R.) techniques to optimise supply chains in two precise contexts: relief distribution and healthcare logistics. These two research domains have grown a lot recently and have major impacts on the population. These are two complex and difficult distribution settings that require a scientific approach to improve their performance and thus warrant the welfare among the population. This thesis’s contributions relate to those two axes. First, we present a systematic review of the available literature in relief distribution (Chapter 2) to consolidate and classify the most important works in the field, as well as to identify the research’s gaps in the current propositions and approaches. This analysis inspires and supports our second contribution. In Chapter 3, we present and evaluate three models to optimise the design of relief distribution networks oriented to fairness in distribution. The models seek to ensure an equitable distribution between the points of demand and in a stable fashion in time. In addition, the models allow the backorder of demand to offer a more realistic and flexible distribution plan. The second research context result from a request from Quebec’s Ministry of Health and Social Services (Ministère de la Santé et des Services sociaux – MSSS). In partnership with the managers of Quebec’s healthcare system, we propose an approach to tackle the biomedical sample transportation problem faced by the laboratories’ network in Quebec’s province. We propose two mathematical formulations and some fast heuristics to solve the problem (Chapter 4). This contribution is later extended to include the opening hours’ synchronisation for the specimen collection centers and the number and frequency of pick-ups. We propose an iterated local search procedure (ILS) to find a routing plan minimising total billable hours (Chapter 5). This leads to an efficient tool to routing planning in the medical laboratories’ network in Quebec.

Les entreprises du bois d’oeuvre ont besoin d’une part de synchroniser les activités de production, d’approvisionnement et de ventes, et d’autre part, de maximiser les profits face à une demande hétérogène et saisonnière. L’objectif de cette thèse de doctorat est de développer et d’évaluer de nouvelles approches intégrées de gestion de la demande dans un contexte de capacité limitée, afin de mieux orienter ces entreprises de façon à maximiser les profits et à améliorer la satisfaction des clients les plus prioritaires. Le cas d’étude, inspiré de la réalité des entreprises du bois d’oeuvre québécoises, considère différents clients hétérogènes, des processus de production divergents et plusieurs usines oeuvrant dans un mode de fabrication pour les stocks, où les plans d’approvisionnement, de production et de ventes sont pilotés par les prévisions de la demande et des prix. Dans cette thèse, on commence par définir un cadre décisionnel mutiniveau afin de supporter les décisions d’allocation prises aux niveaux tactique et opérationnel, ainsi que les promesses de livraison conclues en temps réel. En particulier, on propose un processus de gestion de la demande intégrant la planification des ventes et des opérations (S&OP) avec la promesse de livraison basée sur les concepts de gestion des revenus : une nouvelle formulation mathématique, intégrant un modèle S&OP adapté à l’industrie du bois d’oeuvre et un modèle de promesse de livraison utilisant des limites de réservation imbriquées, est fournie. Cette formulation offre la possibilité de changer les décisions d’allocation en temps réel tant que les commandes fermes ne sont pas expédiées. Une plateforme d’optimisation et de simulation en horizon roulant est développée afin d’évaluer la valeur de l’intégration de la planification des ventes et des opérations et de la gestion des revenus. Les résultats de simulation ont démontré la capacité d’un processus intégrant le S&OP et la gestion des revenus, dans un contexte de capacité limitée et face à une demande hétérogène et saisonnière, à réaliser des meilleurs profits et à mieux satisfaire les clients prioritaires que les processus conventionnels de gestion de la demande. La plateforme d’optimisation et de simulation développée est utilisée, dans une seconde étape, pour étudier la performance de différents processus intégrés de gestion de la demande face à différentes situations du marché. En effet, on compare différentes séquences d’arrivée des commandes et deux approches de promesse de livraison. A cette fin, on adopte une nouvelle procédure de planification et d’analyse des expériences dans un contexte de gestion de la chaîne d’approvisionnement : un plan de remplissage d’espace est utilisé pour définir des scénarios variés du marché et des métamodèles de krigeage sont générés pour analyser les résultats. L’analyse des résultats a mis en évidence l’amélioration potentielle de performance qu’on peut atteindre en utilisant les concepts de gestion des revenus et a démontré l’impact de la séquence d’arrivée des commandes sur le profit annuel et le niveau de satisfaction des clients prioritaires. Les implications managériales qui découlent de cette analyse sont également présentées. Dans une troisième étape, on analyse l’effet de la substitution et de certains concepts de gestion des revenus. En particulier, on investigue l’intérêt d’offrir à certains clients privilégiés un produit de qualité supérieure au prix du produit original demandé (soit l’équivalent d’un sur-classement pour les entreprises de service), ce qui est une pratique assez commune dans l’industrie du bois d’oeuvre. À cette fin, on introduit la dimension produit dans le modèle de promesse de livraison basée sur les concepts de gestion des revenus et on mène une simulation en horizon roulant afin de comparer différentes approches intégrées de promesse de livraison. Les résultats de simulation soulignent l’efficacité d’une approche de promesse de livraison intégrant le sur-classement et les concepts de gestion des revenus, comparée aux pratiques communes utilisées pour satisfaire la demande dans un contexte de capacité limitée. En effet, le sur-classement s’avère significativement bénéfique s’il est associé aux concepts de gestion des revenus, vu que l’utilisation de limites de réservation empêche de proposer un sur-classement si le produit en question a été alloué à des commandes plus rentables. / This thesis addresses the need of softwood lumber firms operating in a supply-constrained environment and facing heterogeneous and seasonal market, to synchronize between the different business units of supply chain and to maximize profits. The objective is to develop and to evaluate new integrated demand management approaches for limited capacity contexts in a way to maximize profits and enhance the service level offered to high-priority customers. Our case study, inspired from softwood lumber manufacturers located in Eastern Canada, considers heterogeneous customers, divergent production processes and several mills considered as an MTS environment since operations and sales plans are driven by forecasts. In this thesis, we first define a multilevel decision framework in order to support mediumterm, short-term and real-time sales decisions. We propose a demand management process integrating sales and operations planning (S&OP) and revenue management (RM) concepts : we present a new mathematical formulation integrating an S&OP network model in the softwood lumber industry and an order promising model using nested booking limits. This formulation offers the possibility of changing decisions of how confirmed orders have to be fulfilled as late as possible, which we called order reassignment. Considering current demand management practices and existing IT-systems, we developed a simulationoptimization platform in order to evaluate the demand management process performance the benefits of integrating S&OP and RM concepts in various scenarios. Simulation results provide evidence of the value of integrating RM and S&OP and show that we can offer better service level to high-priority customers and higher profit margin compared to common demand management practices. The simulation-optimization platform is used, in a second step, to investigate how an integrated demand management process, that can be configured differently, can perform facing various order arrival sequences and market disturbances. For this purpose, we use relatively novel techniques – a space-filling design and Kriging metamodeling – in supply chain settings to address the impact of decision and environmental factors on the performance of the integrated demand management process. The simulation results affirm the use of nested booking limits can be a powerful tool to maximize revenues facing different environmental conditions. We also show how order arrival sequence can play a relevant role, especially with a high customer heterogeneity. In addition, as motivated by an industrial problem, we discuss the potential implications of the analysis presented for firms operating in supplyconstrained environments, such as Canadian softwood firms. As a third step, we investigate the benefits of integrating revenue management and product substitution in a manufacturing context. We particularly examine the situation when a higher quality substitute is provided at the original product’s price, which is called an upgrade. Upgrading is a common demand fulfillment practice in the Canadian softwood lumber industry. Thus, we generalize the order promising model using nested booking limits and we add a product dimension to enable product substitution. Then, we conduct a rolling horizon simulation in order to compare different demand fulfillment approaches. The simulation results demonstrate that integrating RM and upgrading achieves better performance than common demand fulfillment approaches in a limited capacity context. The value of upgrading is more significant when integrated with RM concepts since the use of nested booking limits prevents from doing unprofitable upgrades. Thus, inventories are preserved for future profitable orders.

<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

Dans les chaînes d’approvisionnement, les producteurs font souvent appel à des entreprises de transport pour livrer leurs marchandises. Cela peut entraîner une concurrence entre les transporteurs qui cherchent à maximiser leurs revenus individuels en desservant un produc- teur. Dans ce travail, nous considérons de telles situations où aucun transporteur ne peut garantir la livraison de la source à la destination en raison de son activité dans une région restreinte (par exemple, une province) ou de la flotte de transport disponible (par exemple, uniquement le transport aérien), pour ne citer que quelques exemples. La concurrence est donc liée à l’expansion de la capacité de transport des transporteurs. Le problème décrit ci-dessus motive l’étude du jeu d’expansion de réseau multi-agent joué sur un réseau appartenant à de multiples transporteurs qui choisissent la capacité de leurs arcs. Simultanément, un client cherche à maximiser le flux qui passe par le réseau en décidant de la politique de partage qui récompense chacun des transporteurs. Le but est de déterminer un équilibre de Nash pour le jeu, en d’autres termes, la strategie d’extension de capacité et de partage la plus rationnelle pour les transporteurs et le client, respectivement. Nous rappelons la formulation basée sur les arcs proposée dans la littérature, dont la solution est l’équilibre de Nash avec le plus grand flux, et nous identifions ses limites. Ensuite, nous formalisons le concept de chemin profitable croissant et nous montrons son utilisation pour établir les conditions nécessaires et suffisantes pour qu’un vecteur de stratégies soit un équilibre de Nash. Ceci nous conduit à la nouvelle formulation basée sur le chemin. Enfin, nous proposons un renforcement du modèle basé sur les arcs et une formulation hybride arc- chemin. Nos résultats expérimentaux soutiennent la valeur des nouvelles inégalités valides obtenues à partir de notre caractérisation des équilibres de Nash avec des chemins croissants rentables. Nous concluons ce travail avec les futures directions de recherche pavées par les contributions de cette thèse. / In supply chains, manufacturers often use transportation companies to deliver their goods. This can lead to competition among carriers seeking to maximize their individual revenues by serving a manufacturer. In this work, we consider such situations where no single carrier can guarantee delivery from source to destination due to its operation in a restricted region (e.g., a province) or the available transportation fleet (e.g., only air transportation), to name a few examples. Therefore, competition is linked to the expansion of transportation capacity by carriers. The problem described above motivates the study of the multi-agent network expansion game played over a network owned by multiple transporters who choose their arcs’ capacity. Simultaneously, a customer seeks to maximize the flow that goes through the network by deciding the sharing policy rewarding each of the transporters. The goal is to determine a Nash equilibrium for the game, in simple words, the most rational capacity expansion and sharing policy for the transporters and the customer, respectively. We recap the arc-based formulation proposed in literature, whose solution is the Nash equilibirum with the largest flow, and we identify its limitations. Then, we formalize the concept of profitable increasing path and we show its use to establish necessary and sufficient conditions for a vector of strategies to be a Nash equilibrium. This lead us to the first path-based formulation. Finally, we propose a strengthening for the arc-based model and a hybrid arc-path formulation. Our experimental results support the value of the new valid inequalities obtained from our characterization of Nash equilibria with profitable increasing paths. We conclude this work with the future research directions paved by the contributions of this thesis.

Cette thèse, dans ses deux parties distinctes se veut une contribution à la compréhension des phénomènes de coopération et des facteurs concourant à leur stabilité dans les domaines de l'Économie Publique et Industrielle. Il est ainsi utilisé à cette fin les outils classiques de théorie des jeux aussi bien coopératifs que non coopératifs. En Économie Publique, la réussite et la stabilité d'une action collective pour le financement d'un bien public (cf première partie) est souhaitable, puisqu'elle permet d'atteindre un niveau de production efficace (au sens de Pareto), que ne peut permettre un processus non coopératif. En revanche, les phénomènes de concentration en Économie Industrielle (cf deuxième partie), sont en général indésirables car se faisant au détriment des intérêts du consommateur. Cela étant, que la coopération soit destinée à la production d'un bien public ou qu'elle constitue la base de la formation d'une structure de marché concentrée, les contractants sont confrontés à un même problème : la difficulté de stabilisation de l'accord eu égard à l'émergence du phénomène de "free-riding", qui met en échec la pérennité de la coopération. Ce phénomène, conséquence directe des externalités générées par tout processus de coopération (que cela soit en Économie Publique ou Industrielle), est considéré comme un facteur important d'échec des initiatives d'entente. Il est considéré par certains auteurs en Économie Industrielle comme un argument à l’encontre de tout interventionnisme étatique anti-trust. En Économie Publique, il paraît justement expliquer et justifier les fréquentes interventions de l'État du fait qu'il freine toute action de financement collective et volontaire des agents en vue d'une production collectivement suffisante de bien public. Des questions essentielles s'imposent alors à l'analyse : ces phénomènes "bloquants" sont-ils systématiques ou dépendent-ils des caractéristiques initiales de l'économie considérée ? Comment interagissent les paramètres en présence pour déterminer la réussite de la coopération ? Indépendamment des natures distinctes des Economies étudiées dans les deux parties, c'est à ces questions que nous apporterons des éléments de réponses dans cette thèse. Dans la première partie, l'analyse de l'impact des richesses initiales sur les différentes issues de jeux non-coopératifs, centre d'intérêt de récents travaux, est généralisée à un jeu où les joueurs sont non plus des individus isolés mais des groupes de joueurs (coalitions). Nous montrons de quelle façon les caractéristiques de l'Économie se combinent pour déterminer les issues non-coopératives qui sont autant d'alternatives à la coopération. Nous envisageons dans un deuxième temps les problèmes liés à la coopération. Kolm [1987] souligne l'importance de la prise en compte des interactions stratégiques entre les coalitions scissionnistes. Cette idée a été appliquée par Kolm principalement au financement d'un bien public mais aussi à d'autres problèmes où la coopération génère des effets externes comme celui de la coordination internationale des politiques macro-économiques. Nous développons sur la base de cette idée, un cadre conceptuel dans lequel peuvent s'inscrire les problèmes posés par la coopération et sa stabilité. L'instrument principal d'analyse est le coeur et quelques unes de ses extensions dues principalement à Aumann [1961] et Moulin [1981]. Nous proposons également d'autres notions de coeur spécialement adaptées à l'étude des problèmes soulevés. Dans la deuxième partie, la question de la stabilité d'une action coopérative est posée dans un cadre de concurrence imparfaite, et plus précisément sur un marché différencié. Notre travail se situe dans le prolongement des analyses engagées dans le cadre de deux littératures, une traitant des problèmes de fusion-acquisition et l'autre de cartellisation. L'objectif principal est la mesure de l'impact d'une concurrence extérieure sur l'évolution du marché vers des structures concentrées. Nous montrons comment interviennent le nombre d'entreprises fusionnées (ou cartellisées), la différence d'exposition de ces firmes vis à vis de la concurrence extérieure, et la taille de cette dernière dans la réussite ou l'échec de la coopération. Trois facteurs de déstabilisation sont pour cela pris en compte : le "free-riding" (qui freine aussi bien les opérations de fusion que les opérations de cartellisation), la "déviation" par rapport au système de prix coopératif (s'il s'agit d'une cartellisation), et la menace d'entrée d'une nouvelle entreprise sur le marché.