Soutenance mémoire
Le contexte
Nous sommes actuellement dans une conjoncture où le transport routier se trouve de plus en plus mis à mal. En effet les récents débats sur la politique à mener pour améliorer notre impact sur l’écologie ainsi que les nombreuses augmentations du prix du pétrole laissent à penser qu’il est nécessaire de minimiser au maximum les différents déplacements de nos véhicules. Les recherches sur l’optimisation de la logistique, et plus particulièrement les recherches sur la construction des tournées de véhicules, vont dans le sens de nos besoins industriels et humains. Les constructions de tournées sont utilisées tant pour le transport de marchandises, de déchets, de courriers que pour le transport de personnes. Le réseau logistique dans lequel se fait cette optimisation se divise en plusieurs niveaux. Plusieurs demandes de transport sont envisageables au sein et entre ces niveaux. Certains réseaux se distinguent par la particularité de leurs caractéristiques telles que la présence d’une flotte de véhicules pour satisfaire les demandes dont la capacité est homogène ou hétérogène, la présence de dépôts intermédiaires afin de recharger ou décharger les véhicules en cours de tournées, la présence de contraintes d’accessibilité sur les différents sites à visiter, la nécessité de couvrir le réseau via les arcs ou les sommets. D’autres se distinguent par les caractéristiques des demandes telles que une demande de collecte ou livraison, une demande pouvant être livrée par plusieurs véhicules (cas des demandes pouvant être divisées), la présence de fenêtres de visite au sein desquelles les demandes doivent être effectuées. Les constructions de tournées peuvent avoir plusieurs objectifs. Nous pouvons notamment citer la minimisation des coûts ou encore la minimisation du nombre de véhicules utilisés. L’optimisation des tournées permet de réaliser des accroissements de productivité (réduction des coûts) comme l’amélioration de l’organisation et de la qualité de service à la clientèle .
Description du problème de construction de tournées de véhicules dans un contexte de logistique inverse et son positionnement
Description du problème de construction de tournées dans la logistique inverse
Les problèmes de tournées de véhicules sont très étudiés dans la littérature. De nombreux travaux traitent de ces problèmes dans leur forme classique (une étude approfondie de ces problèmes a été faite par Toth et Vigo en 2002 [153]), mais dans beaucoup de cas ces problèmes sont particulièrement contraints. Nous pouvons citer de façon non exhaustive les différents cas suivants : présence de fenêtres de visite (Solomon en 1995 [140], Lee et al., 2003 [105]), présence de dépôts intermédiaires (Bard et al., 1998 [6]), présence de différents types d’actions (collectes et livraisons : Savelsbergh et Sol, 1995 [136]), etc.
La logistique inverse
La logistique inverse, comme son nom l’indique, se réfère aux activités de logistique d’une organisation mais dans un sens inversé à ce qu’il peut être dans la logistique traditionnelle. La logistique que nous nommons traditionnelle est celle qui va du système productif vers le consommateur. La logistique inverse, est un concept émergent qui, depuis une dizaine d’années, se rencontre dans la littérature sous différents termes : logistique inversée, reverse logistics, gestion de la récupération des produits, logistique à rebours, logistique négative, etc. La logistique inverse est un thème très étudié en marketing . Une autre vision intéressante est celle des industriels eux-mêmes, ainsi un article de « Stratégie Logistique » [33] laisse les dirigeants de plusieurs entreprises définir ce qu’est pour eux la logistique inverse et les apports que cela contribue à développer au sein de leur entreprise. Plusieurs définitions de ce concept ont pu être trouvées. Nous allons, dans la suite de cette partie en donner quelques-unes, et tenter d’unifier celles-ci afin d’en donner notre conception. Voyons tout d’abord deux définitions assez générales du concept. Thierry et al. (1995) [150] l’appellent la gestion de la récupération des produits (« product recovery management »), et la définissent comme :
« la gestion des produits, des composants et des matériels usés ou éliminés qui tombent sous la responsabilité de la compagnie manufacturière. L’objectif de la gestion de la récupération des produits est de retirer le maximum de valeur économique raisonnablement possible, tout en réduisant la quantité ultime des déchets. » .
Une deuxième proposition à citer est celle donnée par Beaulieu et al. (1999) [10] qui définit le concept de logistique inverse sous le terme de logistique à rebours par:
« un ensemble d’activités de gestion visant la réintroduction d’actifs secondaires dans des filières à valeur ajoutée. » .
En regardant ces deux définitions, on constate qu’elles s’accordent sur un des buts de la logistique inverse qui est de retrouver de la valeur aux produits récupérés. D’autres auteurs ont cherché à définir la logistique inverse en partant de la définition de la logistique traditionnelle. Citons ainsi Rogers et Tibben-Lembke (1998) [130] qui utilisent la définition fournie par le « Council of Logistics Management » :
« Processus de planification, de mise en œuvre, de contrôle du flux efficace et rentable de matières premières, de stocks de produits finis et des informations associées à partir du produit de consommation jusqu’au point d’origine dans le but de récupérer la valeur ou d’éliminer de façon appropriée les produits usagés ». .
Les différents traitements des produits récupérés et les types de retour
Suite à la récupération des produits dans le cadre de la logistique inverse, plusieurs traitements sont possibles. Thierry et al. (1995) [150] classent ces différents traitements en cinq catégories :
– réparation ;
– reconditionnement ;
– réassemblage ;
– récupération de composants (cannibalisation) ;
– recyclage des produits utilisés ou de leurs composants.
Fleischmann (2001) [66] distingue, quant à lui, cinq catégories de retours de produits :
– retours de produits inutilisés ;
– retours commerciaux ;
– retours de produits sous garantie ;
– rebuts et produits dérivés des activités du réseau ;
– emballage.
Les intérêts de la logistique inverse
Les intérêts de structurer une chaîne logistique inverse au sein d’une entreprise sont multiples. Toutefois nous pouvons en considérer quatre. Le premier pouvant être cité est la conscience environnementale du consommateur. En effet, la prise de conscience envers l’environnement de la part de la société en général favorise et justifie les activités en logistique inverse. Le fait d’être vu par le consommateur comme une entreprise verte peut par ailleurs être très vendeur. Une seconde motivation à l’élaboration d’un tel système est la prise en compte, ou le devancement, des réglementations sur le recyclage et la protection de l’environnement. Nous pouvons citer ici le récent décret sur la gestion des DEEE . Grâce au décret n˚2005-829 du 20 juillet 2005, lors de la vente d’un équipement électrique ou électronique ménager, le distributeur reprend gratuitement, ou fait reprendre pour son compte, les équipements électriques et électroniques usagés que lui cède le consommateur, dans la limite de la quantité et du type d’équipement vendu. Ensuite tous les producteurs d’équipements électriques et électroniques doivent pourvoir à la collecte de ces déchets chez leurs différents distributeurs. Un troisième aspect motivant l’utilisation de la logistique inverse est l’intérêt économique de la réutilisation des produits. En effet, en réutilisant certaines parties de produits, l’entreprise et le client font des économies. Krikke et al. (1999) [101] montrent dans leur étude sur le recyclage de moniteurs d’ordinateurs qu’un gain de 25% peut être effectué grâce à la réutilisation de certaines parties. Enfin le quatrième aspect concerne l’amélioration du niveau et de la qualité de service qui permet le retour des produits par les clients.
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Table des matières
Introduction
I Description du problème de construction de tournées de véhicules dans un contexte de logistique inverse et son positionnement
1 Description du problème
1.1 La logistique inverse
1.1.1 Les différents traitements des produits récupérés et les types de retour
1.1.2 Les intérêts de la logistique inverse
1.2 Les problèmes de construction de tournées de véhicules
1.2.1 Le problème de tournées de véhicules
1.2.2 Le VRP avec contrainte de fenêtres de visite
1.2.3 Les autres extensions
1.2.4 Une classification des problèmes de tournées de véhicules
1.3 Le problème de logistique inverse étudié dans le cadre de cette thèse
1.3.1 Une classification du problème
1.3.2 La division des demandes
1.3.3 Le modèle mathématique pour la version en juste à temps
1.3.4 Le modèle mathématique pour la version avec gestion des stocks
1.4 Conclusion
2 État de l’art
2.1 La logistique inverse
2.1.1 Au niveau stratégique
2.1.2 Au niveau tactique
2.1.3 Au niveau opérationnel
2.2 Les tournées de véhicules
2.2.1 Le problème de tournées de véhicules avec fenêtres de visite
2.2.2 Le problème de tournées de véhicules avec gestion des stocks
2.2.3 Le problème de tournées de véhicules avec collectes et livraisons
2.2.4 Le problème de tournées de véhicules étudié
2.3 Les méthodes hybrides (RO/PPC) dans la logistique et le transport
2.4 Conclusions
3 Jeux de Données
3.1 Dans la littérature
3.2 Les instances utilisées
3.2.1 Les caractéristiques des trois types de sites
3.2.2 Les catégories des instances
3.2.3 Les instances réduites
3.3 Les instances issues des cas réels
II Méthodes d’optimisation des problèmes de tournées de véhicules dans un contexte de logistique inverse
4 Résolution par des méthodes de construction et améliorations
4.1 Les méthodes de construction
4.1.1 Meilleure Insertion (MI)
4.1.2 Plus Mauvaise Insertion (PMI)
4.2 Les méthodes d’amélioration
4.2.1 Les méthodes d’amélioration mono-tournée
4.2.2 Les méthodes d’amélioration multi-tournées
4.3 Les différentes versions de tests
4.3.1 En juste à temps
4.3.2 Avec gestion des stocks
4.4 Les résultats
4.4.1 Comparaison des deux méthodes de construction de solution
4.4.2 Les tests des méthodes d’amélioration une à une
4.4.3 Les tests sur les versions en juste à temps
4.4.4 Les tests sur les versions avec gestion des stocks
4.4.5 Comparaison des résultats en juste à temps et avec gestion des stocks
4.4.6 Les tests sur les versions restreintes
4.5 Conclusions et Perspectives
5 Résolution par métaheuristique : GRASP
5.1 Le GRASP (Greedy Randomized Adaptive Search Procedure)
5.1.1 Le principe de la méthode de résolution
5.1.2 La littérature
5.1.3 Les algorithmes
5.2 Le GRASP appliqué à notre problème
5.2.1 La résolution « classique »
5.2.2 La résolution hybride
5.3 Les différents résultats
5.3.1 Le GRASP classique
5.3.2 Le GRASP hybride
5.4 Conclusions et perspectives
6 Résolution basée sur les méthodes exactes
6.1 La technique de génération de colonnes
6.2 La résolution du problème en juste à temps
6.2.1 Le problème et sa modélisation
6.2.2 La description du sous-problème
6.2.3 Implémentation
6.2.4 La résolution du sous-problème par programmation dynamique
6.2.5 La résolution du sous-problème par la méthode taboue
6.2.6 La résolution du sous-problème par la programmation par contraintes
6.2.7 La solution initiale
6.3 La résolution du problème avec gestion des stocks
6.3.1 La modélisation
6.3.2 La description du sous-problème
6.4 La dégénérescence
6.5 Le branch and bound
6.6 Les résultats
6.6.1 En juste à temps
6.6.2 Avec gestion des stocks
6.7 Conclusions
III Étude Comparative et Préconisations
7 Selon les catégories d’instances
7.1 Les méthodes heuristiques
7.1.1 Comparaison des méthodes d’amélioration
7.1.2 Comparaison des méthodes de construction et améliorations
7.1.3 Comparaison des différentes versions du GRASP
8 Préconisations selon les applications
8.1 Pertinence du partage de la demande
8.1.1 Avec les méthodes de construction et améliorations
8.1.2 Avec le GRASP
8.2 Pertinence de l’option gestion des stocks
8.3 Les différents résultats obtenus sur les instances réelles
8.4 Conclusion
9 Conclusions et perspectives
9.1 Conclusions
9.2 Perspectives
Conclusion
IV Annexes
