Approches exactes et métaheuristiques pour l’ordonnancement des opérations dans les terminaux maritimes

Exact and Metaheuristic Approaches for Operations Scheduling in Maritime Terminals

• Auteur / Autrice : Mohamed Nour Kitri
• Direction : Pierre Féniès
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Sciences de gestion
• Date : Inscription en doctorat le 08/02/2022; Soutenance le 18/12/2023
• Etablissement(s) : Université Paris-Panthéon-Assas
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale des sciences économiques et gestion, sciences de l'information et de la communication (Paris)

Mots clés

Mots clés libres

Terminaux maritimes

Terminaux d’export des produits en vrac

Contraintes de marées

Planification des opérations

Problème d’accostage des navires

Problème d’affectation des grues de chargement

Problème d’affectation des zones de stockage

Planification intégrée

Approches de résolution exactes

Métaheuristiques

Maritime terminals

Export dry bulk terminals

Tidal terminals

Operations scheduling, combinatorial optimization

Berth allocation problem

Quay-cranes assignment problem

Storage yard allocation problem, integrated scheduling

Exact approaches

Heuristics

Metaheuristics

Résumé

Cette thèse étudie plusieurs problèmes de planification des opérations apparaissant dans des terminaux maritimes tels que le Problèmes d'Accostage des Navires, le Problème d'Affectation des Grues de Chargement et le Problème d'Allocation des Zones de Stockage e t propose des méthodes exactes et métaheuristiques pour résoudre des variantes de ces problèmes. Le Problème d'Accostage des Navires est étudié sous des contraintes de marée et une représentation en graphe disjonctive est proposée pour représenter des solutions du problème étudié. De nouvelles heuristiques de recherche locale sont également développées. Cette thèse focalise également sur le problème intégré d’Accostage des Navires et d'Affectation des Grues de Chargement où les grues de chargement spécifiques attribuées à chaque navire sont déterminées selon une politique d'affectation invariante dans le temps. Les approches conçues peuvent être appliquées au cas où les grues de chargement sont montées sur un rail, ce qui implique des contraintes de non-croisement. Le problème intégré survenant dans un complexe industriel spécialisé dans la production et l'exportation de matériaux secs en vrac est étudié. Les décisions pour le problème étudié comprennent de la planification de la production, l'attribution des postes d'amarrage et les décisions d'attribution des zones de stockage. Ces décisions sont prises en compte simultanément pour une meilleure allocation des ressources disponibles. Les approches développées sont testées à travers des tests numériques approfondis dont les résultats montrent que les approches développées peuvent être efficacement mises en œuvre dans des systèmes d'aide à la décision.

This thesis studies several operations scheduling problems arising in maritime terminals such as the Berth Allocation, the Quay-Cranes Assignment and the Storage Yard Allocation problems and proposes exact and metaheuristic methods to solve variants of these problem. In particular, the Berth Allocation Problem is studied under tidal constraints and quay restriction depending on the loaded cargo type. A disjunctive graph representation is proposed to represent solutions of the Berth Allocation Problem with novel local search heuristics developed. This thesis also focuses on integrating maritime terminal scheduling problems. The integrated Berth Allocation and Quay-Cranes Assignment Problem is studied where the specific Quay-Cranes assigned to each vessel are determined following a time-invarian t assignment policy, the designed approaches can be applied both for the case where Quay-Cranes (or ship-loaders/unloaders) are mounted on a rail which implies non-crossing constraints. In addition, an integrated problem arising in an industrial complex that specializes in the production and export of dry bulk material is studied. The decisions for the latter problem include production planning, berth allocation and storage yard allocation decisions that are highly interrelated and must be considered simultaneously to better allocate the available resources. The developed approaches are tested through extensive numerical tests for which the results show that the developed approaches can be effectively implemented in decision support systems.