Métaheuristiques pour la logistique
Laurent Deroussi
iste
Introduction11
Première partie. Notions de base17
Chapitre 1. Problèmes introductifs19
1.1. Le problème des swing states19
1.2. Adel et ses dromadaires20
1.3. Les forges de Sauron23
1.3.1. L'inspection des forges23
1.3.2. La production de l'arme fatale25
Chapitre 2. Inventaire des problèmes logistiques27
2.1. Un peu d'histoire27
2.1.1. Le point de Fermat-Torricelli27
2.1.2. La brouette de Monge28
2.1.3. Ponts de Königsberg et Icosian Game29
2.2. Quelques problèmes polynomiaux30
2.2.1. Le problème d'affectation30
2.2.2. Le problème de transport31
2.2.3. Le problème d'arbre couvrant de coût minimum33
2.3. Les problèmes de conditionnement34
2.3.1. Le problème du sac à dos (Knapsack Problem ou KP)34
2.3.2. Le problème du bin packing35
2.4. Les problèmes de tournées37
2.4.1. Le problème du voyageur de commerce (Traveling Salesman Problem ou TSP)37
2.4.2. Le problème de tournées de véhicules (Vehicle Routing Problem ou VRP)38
2.5. Les problèmes d'ordonnancement de la production39
2.5.1. Le problème du flow-shop (Flow-shop Scheduling Problem ou FSP)40
2.5.2. Le problème du job-shop (Job-shop Scheduling Problem ou JSP)43
2.6. Les problèmes de taille de lots45
2.7. Les problèmes de localisation47
2.7.1. Le Uncapacitated Plant Location Problem (UPLP)47
2.7.2. Le Dynamic Location Problem (DLP)49
2.8. Conclusion51
2.9. Bibliographie51
Chapitre 3. Introduction aux métaheuristiques53
3.1. Les problèmes d'optimisation53
3.2. Métaheuristiques : les concepts de base55
3.2.1. Intensification et diversification56
3.2.2. Systèmes de voisinage56
3.3. Les métaheuristiques à individu57
3.3.1. La recherche locale58
3.3.1.1. La descente déterministe58
3.3.1.2. La descente stochastique59
3.3.2. Le recuit simulé60
3.3.3. L'algorithme du kangourou62
3.3.4. La recherche locale itérée64
3.3.5. La recherche Tabou65
3.4. Les métaheuristiques à population66
3.4.1. Les algorithmes évolutionnaires66
3.4.2. Les colonies de fourmis68
3.4.3. L'optimisation par essaim particulaire69
3.5. Conclusion71
3.6. Bibliographie71
Chapitre 4. Une première implémentation des métaheuristiques73
4.1. Représentation d'une liste d'objets73
4.2. Implémentation d'une recherche locale75
4.2.1. Construction de la solution initiale75
4.2.2. Description des mouvements de base76
4.2.3. Implémentation de la descente stochastique (LS)78
4.3. Implémentation de métaheuristiques à individu80
4.3.1. Le recuit simulé (SA)80
4.3.2. La recherche locale itérée (ILS)82
4.4. Conclusion82
Deuxième partie. Notions avancées85
Chapitre 5. Le problème du voyageur de commerce87
5.1. Représentation d'une solution : structure d'arbre à deux niveaux87
5.2. Construction de la solution initiale89
5.2.1. Une heuristique gloutonne : plus proche voisin91
5.2.2. Une heuristique de simplification : le tour de Christofides91
5.3. Les systèmes de voisinage94
5.3.1. Le voisinage de Lin et Kernighan95
5.3.2. Technique de chaîne d'éjection99
5.4. Quelques résultats101
5.5. Conclusion104
5.6. Bibliographie104
Chapitre 6. Le problème du flow-shop107
6.1. Représentation et évaluation d'une solution107
6.2. Construction de la solution initiale109
6.2.1. Une heuristique de simplification : CDS109
6.2.1.1. Le flow-shop à deux machines109
6.2.1.2. Principe de l'heuristique CDS110
6.2.2. Une heuristique gloutonne : NEH112
6.3. Systèmes de voisinage116
6.3.1. Amélioration des mouvements d'insertion116
6.3.2. Voisinage à profondeur variable119
6.3.2.1. Suppression efficace d'une pièce120
6.3.2.2. Description du voisinage122
6.4. Résultats125
6.5. Conclusion126
6.6. Bibliographie127
Chapitre 7. Quelques éléments pour d'autres problèmes logistiques129
7.1. Représentation directe versus représentation indirecte129
7.2. Problème de conditionnement131
7.2.1. Problème du sac à dos131
7.2.2. Problème du bin packing132
7.2.2.1. Représentation indirecte132
7.2.2.2. Représentation directe133
7.3. Problème de taille de lots134
7.4. Problèmes de localisation135
7.5. Conclusion137
7.6. Bibliographie137
Troisième partie. Evolutions et tendances actuelles139
Chapitre 8. La gestion de la chaîne logistique141
8.1. Généralité sur le Supply Chain Management141
8.2. Synchronisation horizontale d'une chaîne logistique143
8.2.1. Le jeu de la bière143
8.2.2. L'effet coup de fouet145
8.3. Synchronisation verticale d'une chaîne logistique146
8.4. Une approche intégrée de la chaîne logistique147
8.5. Conclusion149
8.6. Bibliographie150
Chapitre 9. Hybridation et couplage à base de métaheuristiques151
9.1. Métaheuristiques pour l'optimisation de la chaîne logistique151
9.2. Hybridation de méthodes d'optimisation153
9.2.1. Classification des méthodes hybrides153
9.2.2. Illustration par l'exemple154
9.2.3. Hybridation métaheuristique/recherche locale155
9.2.4. Hybridation métaheuristique/méthode exacte156
9.3. Couplages de méthodes d'optimisation et d'évaluation des performances158
9.3.1. Double complexité158
9.3.2. Couplage méthode d'optimisation/modèle de simulation159
9.4. Conclusion160
9.5. Bibliographie161
Chapitre 10. Les systèmes flexibles de production163
10.1. Introduction aux problématiques des SFP163
10.2. Le problème du job-shop avec transport165
10.2.1. Définition du problème165
10.3. Proposition d'un couplage métaheuristique/simulation168
10.3.1. Représentation d'une solution168
10.3.2. Méthode de simulation169
10.3.3. Méthode d'optimisation173
10.3.4. Résultats173
10.4. Problème de configuration d'atelier175
10.4.1. Modèle agrégé et résolution exacte175
10.4.2. Modèle détaillé et résolution approchée177
10.5. Conclusion180
10.6. Bibliographie180
Chapitre 11. Problèmes de synchronisation à base de tournées de véhicules183
11.1. Problème de gestion des stocks-routage (IRP)184
11.1.1. Présentation du problème184
11.1.1.1. Un exemple introductif184
11.1.1.2. Programme linéaire de l'IRP185
11.1.2. Résolution par métaheuristiques188
11.2. Problème de localisation-routage (LRP)189
11.2.1. Définition du problème189
11.2.2. Résolution par métaheuristique193
11.3. Conclusion194
11.4. Bibliographie194
Chapitre 12. Solution des problèmes197
12.1. Les swing states197
12.2. Adel et ses dromadaires200
12.2.1. Première question200
12.2.2. Deuxième question201
12.2.3. Troisième question204
12.3. Les forges de Sauron204
12.3.1. L'inspection des forges204
12.3.2. La production de l'arme fatale207
12.4. Bibliographie208
Conclusion209
Index211