Modèles génériques et algorithmes d’optimisation pour la conception des chaînes logistiques durables

Generic models and optimization algorithms for sustainable supply chain network design

• Auteur / Autrice : Majid Eskandarpour
• Direction : Pierre Dejax
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Informatique et applications
• Date : Soutenance le 04/12/2014
• Etablissement(s) : Nantes, Ecole des Mines
• Ecole(s) doctorale(s) : Sciences et Technologies de l'Information et Mathématiques
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de Recherche en Communications et en Cybernétique de Nantes
• Jury : Président / Présidente : Hamid Allaoui
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Armand Baboli, Joe Miemczyk, Olivier Péton
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Éric Sanlaville, Marc Paquet

Mots clés

Mots clés contrôlés

Développement durable

Algorithmes optimaux

Modèles mathématiques

Logistique (gestion)

Mots clés libres

Recherche opérationnelle

Réseaux logistiques

Localisation

Recherche à voisinage large

Optimisation bi-objectif

Développement durable

Operations research

Network design

Facility location

Large neighborhood search

Bi-objective optimization

Sustainable development

Résumé

Cette thèse porte sur le développement de modèles mathématiques et d’algorithmes d’optimisation pour la conception de chaînes logistiques durables. Nous proposons des modèles mono-périodiques, multi-produits et multi-modes de transport à quatre niveaux (fournisseurs, unités de production, entrepôts et clients) couvrant les piliers économique et environnemental du développement durable. Les variables de décision concernent la localisation des sites logistiques intermédiaires (unités de production et entrepôts), les choix de technologie et de mode de transport, et la détermination des flux de produits. Un premier modèle est basé uniquement sur la minimisation des coûts totaux. Ce modèle est étendu au cas bi-objectif en considérant la minimisation des émissions de CO2. Nous proposons une procédure d’optimisation basée sur la recherche à voisinage large (LNS : Large Neighborhood Search). L’application de cette méthode à un problème à variables mixtes tel que la conception de chaîne logistique est inédite. Notre extension au cas bi-objectif fait intervenir l’algorithme récent de recherche locale multi-directionnelle. Les expérimentations numériques permettent d’évaluer la pertinence de nos modèles et de comparer les performances de nos algorithmes à celles d’un solveur du marché.

This thesis focuses on the development of mathematical models and optimization algorithms for the design of sustainable supply chains. We propose single-period, multi-commodity, multi-mode, four level models (suppliers, production facilities, warehouses and customers) covering economic and environmental pillars of sustainable development. The decision variables are related to the location of the intermediate logistics sites (production units and warehouses), the choice of technology and mode of transport, and the determination of product flow. A first model is based solely on minimizing total costs. This model is extended to bi-objective minimization by considering CO2 emissions. We propose an optimization procedure based on the Large Neighborhood Search (LNS) metaheuristic, which had almost never been applied to problems with mixed variables such as design supply chain. Our extension to the bi-objective case involves the use of the multi-directional local search (MDLS). Extensive numerical experiments assess the relevance of our model and compare the performance of our algorithms to those of a state-of-the-art solver.