Aide à la coordination de décisions multiples produit-projet : application aux projets de développement pétroliers et gaziers

Multiple product-project decisions coordination support : application to oil and gas development projects

• Auteur / Autrice : Meriam Kilani
• Direction : Franck Marle, Ludovic-Alexandre Vidal
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie industriel
• Date : Soutenance le 13/02/2023
• Etablissement(s) : université Paris-Saclay
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Interfaces : matériaux, systèmes, usages (Palaiseau, Essonne ; 2015-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire génie industriel (Gif-sur-Yvette, Essonne)
• Partenaire(s) de recherche : référent : CentraleSupélec (2015-....)
• Partenaire(s) de recherche : graduate school : Université Paris-Saclay. Graduate School Sciences de l'ingénierie et des systèmes (2020-....)
• Jury : Président / Présidente : Laurent Geneste
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Emmanuel Caillaud, François Marmier, Julie Stal-Le Cardinal
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Emmanuel Caillaud, François Marmier

Mots clés

Mots clés contrôlés

Décision multicritère

Prise de décision

Prise de décision -- Modèles mathématiques

Gestion de projets

Pétrole -- Exploitation

Génie industriel

Mots clés libres

Gestion des interdépendances

Aide à la décision

Projets d'exploitation du pétrole et du gaz

Coordination des décisions

Modélisation des décisions

Compatibilité des décisions

Interdependency management

Decision-Support

Oil and gas development projects

Coordination of decisions

Decision Modeling

Compatibility of decisions

Résumé

Le défi majeur abordé dans cette recherche concerne la coordination de multiples décisions interdépendantes qui doivent être prises lors du projet, qu'elles soient techniques, financières ou contractuelles. Interdépendance signifie que prendre une décision sans tenir compte des impacts sur les autres décisions peut entraîner une sous-performance, voire des impasses, des itérations et des reprises. Pour surmonter ce défi, un processus de prise simultanée de décisions multiples a été proposé, en trois blocs : 1/ modélisation du réseau de décisions et formulation du problème multi-décisionnel ; 2/ structuration du problème pour proposer des scénarios pertinents et plausibles assemblés à partir d'alternatives de décisions élémentaires ; 3/ résolution du problème par la sélection et la recommandation de scénarios. La construction du processus de prise de décisions multiples est basée sur des possibilités diverses pour chaque bloc. Le décideur sélectionne parmi un ensemble de choix possibles pour adapter le processus décisionnel à son contexte précis. Pour le bloc 1, nous avons d'abord construit un réseau global qui modélise les décisions étudiées et les interdépendances qu'elles peuvent avoir avec d'autres décisions. Nous avons ensuite indiqué que les graphes et les matrices peuvent être utilisés pour répondre à ce besoin. Les deux méthodes permettent d'inclure toutes les décisions et interdépendances du réseau de décision dans un seul modèle, chacune d'entre elles ayant ses avantages et inconvénients, avec une sorte de complémentarité. Ensuite, pour formuler le problème local de multi-décision, deux approches de clustering basées sur les interactions sont proposées : l'approche descendante (considérant les interdépendances des décisions) et l'approche ascendante (avec un regroupement supplémentaire des décisions basé sur la date d'échéance). Ces deux approches aident à délimiter le périmètre sur un ensemble spécifique de décisions, étant donné qu'il peut être difficile de considérer tout le réseau de décisions en même temps. Dans le bloc 2, pour structurer le problème, deux méthodes basées sur des matrices et une autre basée sur des graphes ont été proposées. Ces méthodes offrent la possibilité de générer des scénarios en considérant les critères de compatibilité et de performance, soit séquentiellement (analyse morphologique), soit simultanément (QFD), soit de manière hybride (exploration de graphe). Pour les deux méthodes basées sur les matrices, un algorithme a été proposé pour faciliter l'identification de scénarios plausibles. Quant à la méthode basée sur les graphes, une heuristique plus légère peut être appliquée en temps réel lors d'une réunion de décision. Enfin, pour résoudre le problème, plusieurs méthodes MCDA ont été répertoriées dans le bloc 3 pour évaluer et sélectionner un scénario recommandé : méthodes d'évaluation absolue, méthodes de comparaison relative par paire, et méthodes de comparaison relative à des points de référence. Selon les acteurs industriels, un tel processus pourrait améliorer les mécanismes de coordination entre les décisions majeures de leurs projets. Même si les décisions sont interdépendantes, elles ne sont pas souvent considérées comme telles, et le processus que nous proposons permet (selon eux) d'avoir une meilleure vision des décisions à prendre ensemble et des conséquences des choix. Une étude de cas fictive, inspirée de projets réels passés, a été utilisée pour illustrer le processus de coordination multi-décision proposé. Nous sommes convaincus que notre recherche fournira une base solide pour d'autres études portant sur la coordination de décisions multiples et interdépendantes dans le cadre de projets complexes, même si certaines perspectives académiques et industrielles doivent être abordées.

The major challenge addressed in this research concerns the coordination of the multiple interdependent decisions that must be made during the project, either technical, financial, or contractual. Interdependence means that making one decision without considering the impacts for other decisions may imply some underperformance, or even dead ends, iterations, and rework.To overcome this challenge, a more adaptable multi-decision-making process has been proposed, consisting of three blocks: 1/ modeling the decision network and formulating the multi-decision problem; 2/ structuring the problem to propose relevant and plausible scenarios assembled from elementary decision alternatives; 3/ solving the problem by selecting and recommending scenarios.Building the multi-decision-making process is based on multiple possibilities for each block. The decision-maker selects from a set of possible choices to adapt the decision-making process to the precise context.For block #1, we have first articulated the need to build a global decision network that models the decisions under study and the interdependencies they may have with other decisions. We have then argued that graphs and matrices can be used to fulfill this need. Both methods allow to include all decisions and interdependencies of the decision network in one single model, each of them having its advantages and drawbacks, with a kind of complementarity.Then, to formulate the local multi-decision problem, two interactions-based clustering approaches are proposed: the top-down approach (considering decision interdependencies) and the bottom-up approach (with an additional due date-based grouping of decisions). Both help to delineate the focus of decision makers on a specific set of decisions, since considering the whole network of decisions at the same time can be challenging.In block #2, to structure the problem, two matrix-based and one graph-based methods have been proposed. These methods offer the possibility to generate possible scenarios considering compatibility and performance criteria, either sequentially (morphological analysis), simultaneously (QFD), or with a hybrid way (graph exploration). For the two matrix-based methods, an algorithm was proposed to facilitate the identification of plausible scenarios. As for the graph-based method, a lighter heuristic can be applied on live during a decision meeting.Finally, to solve the problem in block #3, several MCDA methods have been listed for evaluating and selecting a recommended scenario: absolute compensatory methods, relative pairwise comparison methods, and relative comparison to reference point methods.According to industrial actors, such a process could improve coordination mechanisms between the major decisions of their projects. Even though decisions were interdependent, they were not often considered as such, and our proposed process permits (according to them) to have a better vision of the decisions to be made together and of the consequences of the choices. A fictitious case study, inspired by real past projects, was used to illustrate the proposed multi-decision coordination process.We are convinced that our research will provide a solid basis for further studies on the coordination of multiple interdependent decisions in complex projects, although there are academic and industrial perspectives that need to be tackled.