Programmation linéaire avancée

Introduction
Les problèmes de transport jouent un rôle très important dans de nombreux secteurs
d'activités. On peut considérer que résoudre un problème de transport consiste à organiser
dans le temps et dans l'espace un ensemble de tournées affectées à divers véhicules. Ce type
de problème est rencontré, par exemple, dans les chaînes logistiques de grands groupes
industriels, dans la grande distribution, dans les systèmes de transports publics (métro, bus…)
ou privés (Uber, Blablacar…). Les problèmes se rencontrent aussi bien dans le cadre des
services à la personne (transport de personnes à mobilité réduite, transport de personnes
âgées, transport scolaire…) que dans le cadre du transport de marchandises (livraison de colis,
collecte de déchets ménagers…).
Les problèmes de tournées sont des problèmes combinatoires, c'est-à-dire des problèmes pour
lesquels il existe un grand nombre de solutions qu’il est, en général, impossible de parcourir
en totalité. Au cours de cette thèse, plusieurs problèmes de tournées sont traités, avec des
approches essentiellement heuristiques. Ces méthodes ne garantissent pas l'optimalité de la
solution mais permettent de fournir une solution de bonne qualité avec des temps de calcul
raisonnables.
Cette thèse se compose de quatre chapitres.
Le premier chapitre présente des définitions générales sur les problèmes de tournées et
introduit les notions d'algorithmique et de complexité. Il a pour objectif de donner les bases
nécessaires à la compréhension des problèmes rencontrés lors de l’optimisation des tournées.
Ce chapitre définit les différentes classes des problèmes de tournées et apporte les notions
fondamentales sur leur complexité. Il présente également les principales heuristiques et
métaheuristiques utilisées dans la littérature.
Le second chapitre s'intéresse au problème du transport à la demande (DARP: Dial-a-Ride
problem). Le DARP est un problème qui a été défini initialement en 1978 (Stein, 1978) et
pour lequel il est retenu ici la définition de (Cordeau and Laporte, 2003). Dans ce chapitre
sont présentées différentes procédures qui sont les points clés d'une méthode de résolution de
type Evolutionary Local Search (ELS). Cette métaheuristique est définie pour apporter une
nouvelle méthode de résolution efficace. Parmi les procédures nécessaires à la définition de
cette méthode, une attention particulière est portée à la fonction d'évaluation ainsi qu'à la
fonction de recherche locale qui est combinée à un processus d'apprentissage. Cette méthode
de résolution est comparée avec les autres méthodes de la littérature sur les instances
classiques afin de prouver qu'elle est performante par rapport aux méthodes déjà publiées.
Le troisième chapitre s'intéresse aux problèmes de tournées dans lesquels on distingue le
temps de conduite, le temps de travail et les temps de pause. Cette distinction amène à
déterminer des solutions qui peuvent, selon les cas, soit favoriser une solution avec un petit
temps de transport mais un temps de travail important (le chauffeur a alors passé beaucoup de
temps à attendre) soit l'inverse. La détermination de ces solutions oblige à définir une
nouvelle approche de résolution qui est introduite dans cette partie.
Le quatrième chapitre aborde la résolution du Stochastic DARP c'est-à-dire un problème de
type DARP dans lequel les temps de transport ne sont plus déterministes mais sont des
réalisations de variables aléatoires. La résolution de ce problème est spécifique car en
choisissant des dates de départs particulières, on peut favoriser l'obtention de solutions plus ou
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Introduction
moins robustes c'est-à-dire des solutions qui ont de grandes chances de rester faisables lors de
leur mise en œuvre.
La conclusion reprend les apports de la thèse et dégage les perspectives de recherche.
Dans cette thèse, les problèmes sont identifiés préférentiellement avec leur nom anglais et
leurs abréviations anglaises. Lorsqu'il existe un équivalent français, celui-ci est rappelé.
Les travaux présentés dans cette thèse ont fait l'objet des publications suivantes, dont certaines
concernent des problèmes d'ordonnancement, et correspondent à des travaux de recherche
initiés pendant mon stage de master 2 et ont été terminés au début de la première année de
thèse.
Durant la thèse :
Chassaing, M., Duhamel, C., Lacomme, P., 2015. An ELS-based approach with dynamic
probabilities management in local search for the Dial-A-Ride Problem. Engineering
Applications of Artificial Intelligence, 48,119-133.
Chassaing, M., Duhamel, C., Lacomme, P., 2015. Time-Dependent Vehicle Routing Problem
with waiting times. Sixth International Workshop on Transportation and Logistics
(ODYSSEUS), Ajaccio, France, Palais des Congrès. 31 Mai-5 Juin 2015
Chassaing, M., Duhamel, C., Lacomme, P., 2015. Tournées de véhicules avec temps de trajet
dépendant du temps. Congrès annuel de la Société française de Recherche
Opérationnelle et d'Aide à la Décision (ROADEF), Marseille, France, 25-27
février 2015.
Chassaing, M., Lacomme, P., Laforest, C., 2014. Résolution du DARP avec un schéma
d'optimisation de type ELS. Congrès annuel de la Société française de Recherche
Opérationnelle et d'Aide à la Décision (ROADEF), Bordeaux, France, 26-28
février 2014.
Pendant le stage de master 2 et le début de la thèse :
Chassaing, M., Fontanel, J., Lacomme, P., Ren L., Tchernev, N., Villechon, P., 2014. A
GraspxELS approach for the job-shop with a web services paradigm
packaging. Expert
Systems
with
Applications,
41,
544-562.
doi:10.1016/j.eswa.2013.07.080
Chassaing, M., Huguet, M.-J., Lacomme, P., Tchernev, N., 2013. Application of data mining
technology for analyzing Job-Shop solutions. 5th International Conference on
Industrial Engineering and System Management. Modeling, Optimisaiton and
Simulation in Research and Industrial Applications, Rabat, Maroc, 28-30
Octobre 2013.
Chassaing, M., Fontanel, J., Lacomme, P., Ren, L., Tchernev, N., Villechenon P., 2013. Web
Services definition for operational research problems. 14e congrès annuel de la
Société française de Recherche Opérationnelle et d'Aide à la Décision (ROADEF),
Troyes, France, 13-15 février 2013.
Chassaing, M., Fontanel, J., Lacomme, P., Ren, L., 2013. A GRASP ELS approach for the
Job Shop with generic time-lags and new statistical determination of the parameters.
14e congrès annuel de la Société française de Recherche Opérationnelle et d'Aide à la
Décision (ROADEF), Troyes, France, 13-15 février 2013.