Problèmes d'optimisation en tournées sur arcs

par Wahiba Ramdane-Cherif

Thèse de doctorat en Gestion de production

Sous la direction de Christian Prins.

Soutenue en 2002

à Troyes .


  • Résumé

    Cette thèse concerne les problèmes d'optimisation de tournées de véhicules où il faut parcourir certains arcs dans un réseau quelconque. Ces problèmes sont beaucoup moins étudiés que les problèmes de tournées sur nœuds, malgré d'importantes applications comme la collecte des déchets ou l'inspection de lignes à haute tension. Le principal problème académique de ce type, le CARP (Capacitated Arc Routing Problem), est trop simplifié par rapport à la réalité. La thèse étudie donc trois nouveaux problèmes généralisant le CARP : le ECARP (Extended CARP), qui gère un réseau très réaliste avec des rues à double sens et à sens unique, des interdictions de tourner, des lieux de déchargement multiples, etc. ; le SCARP (Stochastic CARP), dans lequel il faut calculer des tournées robustes, c'est-à-dire peu sensibles à des imprécisions dans les données ; le PCARP (Periodic CARP), un problème à long terme où il faut fixer les jours de traitement de chaque rue en respectant des fréquences données, puis construire les tournées pour chaque jour, de façon à minimiser un coût total sur l'horizon considéré. Ces problèmes sont modélisés puis résolus par de nouveaux algorithmes, évalués sur des jeux d'essai classiques ou construits spécialement. Un algorithme génétique hybride est proposé pour la première fois pour le CARP. Il surpasse toutes les méthodes publiées et permet de résoudre optimalement plusieurs instances ouvertes de la littérature. Cet algorithme est étendu d'une manière non-triviale pour traiter le ECARP, le SCARP et le PCARP. Le mémoire décrit aussi des heuristiques constructives rapides pour les problèmes de grande taille ainsi qu'un algorithme de coupes pour le ECARP. Le travail réalisé illustre la puissance et la flexibilité des algorithmes génétiques et réduit de manière significative l'écart existant entre les problèmes de tournées académiques et les applications industrielles.

  • Titre traduit

    Optimisation in arc routing problems


  • Résumé

    This thesis deals with vehicle routing problems in which a subset of arcs must be treated in a network. Such problems are relatively neglected compared to node routing problems, despite important applications like waste collection, snow plowing or inspection of power lines. The CARP (Capacitated Arc Routing Problem) is the main academic problem of that kind, but it is not sophisticated enough to handle real-life applications. The thesis investigates three new problems generalizing the CARP: the ECARP (Extended CARP), that copes with very realistic networks with one-way and two-way streets, prohibited turns, multiple dumping sites, etc. ; the SCARP (Stochastic CARP), whose the aim is to compute robust solutions, keeping their quality in case of imprecise data ; the PCARP (Periodic CARP), a long-term planning problem in which treatment days must be assigned to each street, subject to given frequencies, before computing the trips for each day, in order to minimize a total cost over the horizon considered. These problems are modelled and then solved thanks to new algorithms that are appraised on classical and new benchmark instances. A hybrid genetic algorithm is proposed for the first time for the CARP. It outperforms all published methods and allows one to solve to optimality several open instances from literature. This algorithm is extended in a non-trivial way to handle the ECARP, the SCARP and the PCARP. Our research also describes fast heuristics for large scale instances and a cutting plane algorithm for the ECARP. This work illustrates the power and flexibility of genetic algorithms and reduces in a significant way the gap existing between academic vehicle routing problems and industrial applications

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Informations

  • Détails : VIII-186 p.
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. p. 173-186

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  • Bibliothèque : Moyens Informatiques et Multimédia. Information.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : F-RAM
  • Bibliothèque : Université de Technologie. Service commun de la documentation.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : THE 02 RAM
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