Ordonnancement de camions dans une plateforme logistique : complexité, méthodes de résolution et incertitudes

The crossdock truck scheduling problem : complexity, solving methods and uncertainty

• Auteur / Autrice : Quentin Fabry
• Direction : Cyril Briand, Lotte Berghman
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie Industriel et Informatique
• Date : Soutenance le 12/05/2022
• Etablissement(s) : Toulouse 3
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Systèmes (Toulouse ; 1999-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire d'Analyse et d'Architecture des Systèmes (Toulouse ; 1968-....)
• Jury : Président / Présidente : Elise Vareilles
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Anne-Laure Ladier
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Jean-Charles Billaut, Roel Leus

Mots clés

Mots clés contrôlés

Programmation par contraintes

Modèles mathématiques

Entreprises de logistique

Mots clés libres

Logistique

Programmation mathématique

Crossdocking

Groupes

Programmation par contraintes

Logistics

Mathematical programming

Crossdocking

Groups

Constraints programing

Résumé

La problématique dite de crossdocking a été source de beaucoup d'attention ces dernières années dans la littérature. Un crossdock est une plateforme logistique favorisant, par une synchronisation efficace des camions entrants et sortants, une rotation rapide des produits, le volume de produits stockés devant être le plus faible possible. Le crossdocking soulève de nombreux problèmes logistiques, dont notamment celui de l'ordonnancement des camions entrants et sortants sur les quais de la plateforme. L'objectif classiquement considéré dans la littérature pour ce problème est la minimisation du makespan, critère très répandu en d'ordonnancement. Pour le crossdocking néanmoins, minimiser la date de départ du dernier camion ne garantie pas nécessairement une bonne synchronisation des camions et le makespan ne semble donc pas être l'objectif le plus pertinent. Pour répondre au besoin de synchronisation et favoriser les rotations rapides, notre travail propose alternativement de minimiser la somme des temps de séjour des palettes dans le stock. Nous étudions d'abord la version déterministe de ce problème d'ordonnancement. Sa complexité est détaillée selon différentes hypothèses pour identifier les éléments menant à sa NP-difficulté. Différentes méthodes de résolutions sont proposées. Une méthode classique de programmation linéaire en nombres entiers utilisant des variables de décision indexées par le temps. Une famille d'inégalités valides est également proposée et exploitée dans un algorithme avec ajout itératif de coupes. Des méthodes basées sur la programmation par contraintes sont enfin proposées. Une analyse comparative de ces différentes méthodes est proposée. Dans un deuxième temps, nous étudions une version non-déterministe de notre problème d'ordonnancement dans laquelle des incertitudes sur les dates d'arrivée des camions sont introduites sous la forme d'intervalles de temps équiprobables. Une méthode d'ordonnancement proactive-réactive utilisant le concept de groupes d'opérations permutables est proposée pour faire face aux incertitudes. Des groupes de camions permutables sont séquencés et affectés aux quais puis, durant l'exécution d'ordonnancement, en fonction de la réalisation des dates d'arrivée, un ordre est choisi dans chaque groupe à l'aide d'un algorithme réactif.

Crossdocking has received a lot of attention in the literature in recent years. A crossdock is a logistic platform that promotes rapid product turnover through efficient synchronization of incoming and outgoing trucks, with the volume of products stored being kept as low as possible. Crossdocking raises many logistical problems, including the scheduling of incoming and outgoing trucks on the platform's docks. The classical objective considered in the literature for this problem is the minimization of the makespan, a very common criterion in scheduling. However, for crossdocking, minimizing the departure date of the last truck does not necessarily guarantee a good synchronization of the trucks and the makespan does not seem to be the most relevant objective. In order to meet the need for synchronization and to help fast rotations, our work proposes alternatively to minimize the sum of the pallets' sojourn times in the warehouse. We first study the deterministic version of this scheduling problem. Its complexity is detailed under different assumptions to identify the elements leading to its NP-hardness. Different solution methods are proposed. A classical integer linear programming method using time-indexed decision variables. A family of valid inequalities is also proposed and exploited in an algorithm with iterative addition of cuts. Finally, methods based on constraint programming are proposed. A comparative analysis of these different methods is proposed. In a second step, we study a non-deterministic version of our scheduling problem in which uncertainties on truck arrival dates are introduced in the form of equiprobable time intervals. A proactive-reactive scheduling method using the concept of permutable operation groups is proposed to cope with the uncertainties. Groups of permutable trucks are sequenced and assigned to the docks and then, during the scheduling run, based on the realization of arrival dates, an order is chosen in each group using a reactive algorithm.