Hub location routing problem for less than truckload shipments of freight transport providers

• Auteur / Autrice : Mi Zhang
• Direction : Nathalie Bostel, Nathalie Bostel
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Informatique et applications
• Date : Soutenance en 2015
• Etablissement(s) : Ecole centrale de Nantes
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences et technologies de l'information et mathématiques (Nantes)
• Jury : Président / Présidente : Frédéric Semet
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Frédéric Semet, Dominique Feillet, Caroline Prodhon, Alain Bernard, Nathalie Bostel, Pierre Dejax, Sibel Alumur Alev
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Dominique Feillet, Caroline Prodhon

Mots clés

Mots clés contrôlés

Routes -- Localisation

Algorithmes

Camionnage

Transport de marchandises

Mots clés libres

Problème de localisation de hubs et tournées

Transport de marchandises

Algorithme mémétique

Algorithme de branchement et coupes

Systèmes postaux

Résumé

Cette thèse porte sur le problème de localisation de hubs et tournées combinées (HLRP : hub location-routing problem), qui permet de détermine le nombre et la localisation des hubs (ou plateformes de consolidation), l’affectation des clients et fournisseurs aux hubs et le schéma type des tournées de collecte et livraison associées à chaque hub. Des modèles mathématiques et des algorithmes d’optimisation ont été développés pour le CSAHLRP (capacitated single alllocation HLRP), qui considère des contraintes de capacité sur les hubs et les véhicules, et d’affectation unique des clients et fournisseurs aux hubs. L’objectif des ces modèles est de minimiser le coût total d’exploitation du réseau de transport. Ces modèles sont appliqués au cas de la messagerie (transport de colis par camions incomplets) dans lequel les collectes et les livraisons sont séparées. Un modèle est également adapté au système postal dans lequel les collectes et livraisons peuvent être regroupées dans une même tournée. Deux méthodes de résolution ont été proposées pour le CSAHLRP : un algorithme mémétique et un algorithme de branchement et coupes. De nombreuses expérimentations numériques montrent la performance des méthodes développées et permettent d’évaluer les effets des différents paramètres sur les solutions. La performance des algorithmes développés a été également comparée avec celle d’un solveur commercial.

This thesis studies the hub location-routing problem (HLRP), which determines the number and location of hub facilities concentrating flows and through which flows are to be routed from origins to destinations, together with the design of both collection and delivery routes associated to each hub. The state of the art shows that only very few works directly address the HLRP. Mathematical models and optimization algorithms are developed for the capacitated single allocation hub location-routing problem (CSAHLRP), which considers capacitated hubs, capacitated vehicle and single allocation of non-hub nodes to hubs to minimize the total operating cost of LTL logistics network. These models are applied to the case of less-than-truckload shipments of freight transport providers with separated collections and deliveries. One model is also adapted for the postal systems with simultaneous collections and deliveries. A metaheuristic and an exact method (Branch and cut algorithm) are proposed to solve the CSAHLRP. Extensive computational experiments validate our models, evaluate the effects of different parameters on solutions and show the performance of each proposed method. The performances of the algorithms are also compared to that of a commercial solver.