Un outil bureautique pour les répartiteurs

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1 Marie-Claude BOLDUC, Gilles R. D AVIGNON, Jacques RENAUD CENtre de recherche sur les Technologies de l Organisation Réseau (CENTOR), Université Laval, Québec, Canada, G1K 7P4 Marie-Claude.Bolduc@centor.ulaval.ca, { Gilles.DAvignon, Jacques.Renaud RÉSUMÉ : Le juste-à-temps, la déréglementation des taux et les pressions de la concurrence ont impliqué de nombreux changements dans l industrie du transport. Dans un tel contexte, la gestion des expéditions en charges partielles (LTL) influence grandement la rentabilité des opérations. La fonction répartition est au cœur de cette gestion, les répartiteurs se devant de faire la confection de tournées «rentables». L assignation à un nombre suffisant de camions et l ordre de livraisons des expéditions sont des décisions complexes. Cet article présente un outil d aide à la décision construit avec des outils bureautiques courants et permettant d appuyer les répartiteurs dans leur tâche d assignation des marchandises. MOTS CLÉS : Répartition, charges partielles, transport routier des marchandises, tournées de véhicules, outils bureautiques. AVANT-PROPOS : Pour une entreprise de transport de charges partielles (LTL) canadienne possédant un réseau de terminus d'est en ouest, livrer des expéditions LTL à la grandeur des États-Unis, sans terminal, représente tout un défi d adaptation pour son personnel d'opérations. En raison des distances importantes à parcourir et des livraisons dans toutes les directions, il est essentiel de doter les répartiteurs d'outils informatiques leur permettant de mieux planifier les tournées pour minimiser les coûts. C'est dans ce contexte que nous avons appuyé le projet de Marie-Claude Bolduc et lui avons fourni les informations nécessaires pour le réussir. Jean Guilbault, président, Groupe Guilbault Ltée I. INTRODUCTION Le domaine du transport routier a connu de nombreux changements au cours des quinze dernières années. La déréglementation des taux, la hausse du prix du pétrole et les nombreux changements de réglementation routière ne sont que quelques exemples des nombreux bouleversements ayant affecté l industrie. Pour ajouter à ces pressions économiques, les clients sont de plus en plus exigeants quant au traitement de leurs marchandises en juste-à-temps, c est-à-dire qu elles soient au bon endroit, au bon moment et en bonne quantité. Un tel contexte implique que les expéditions en charges partielles (LTL less-than-truckload), soient celles ne nécessitant pas l utilisation d un plein camion, sont nombreuses. Toutes ces exigences, en plus des pressions liées à la concurrence, impliquent que les entreprises de transport se doivent de maximiser leurs opérations afin de se rentabiliser. Parmi ces opérations, la fonction répartition est l une des tâches complexes que les transporteurs ont à gérer puisqu elles nécessitent la prise en compte d une multitude de décisions et de contraintes, chacune ayant une incidence sur les actions subséquentes. En effet, les répartiteurs ont pour défi de remplir le plus possible chacun de leurs camions tout en tentant de minimiser la distance totale à parcourir, ceci afin de rentabiliser leurs tournées. Pour appuyer le processus décisionnel, les entreprises se doivent de se doter d outils leur permettant de mesurer adéquatement l impact de chacune des actions. Ces outils, en plus de contribuer à la rentabilité monétaire de l organisation, permettent aux répartiteurs de se concentrer sur d autres problématiques, laissant le traitement courant à l application. De nombreux outils remplissant ces fonctions sont offertes sur Colloque Répartition, Université Laval, 19 mai

2 le marché. Cet article présente une alternative aux logiciels commerciaux mieux adaptée à la réalité et au budget des entreprises de l industrie du transport québécoise. Cet outil permet de créer les feuilles de route pour le transport d expéditions en charges partielles en départ d un dépôt tout en prenant en considération une expédition de retour. La prochaine section décrit le problème traité plus en détails. La suivante permet de survoler les outils de répartition les plus connus sur le marché. Enfin, l outil développé est présenté d abord au niveau structurel, puis à l aide d un exemple pratique avant de conclure. II. PROBLÉMATIQUE La répartition des marchandises est un problème de tournées de véhicules. Au départ, toutes les expéditions sont consolidées au dépôt et chacune d entre elles possède des caractéristiques précises : un poids, un nombre de palettes standard, une destination spécifique et le revenu qu elle procure. En créant les tournées permettant de livrer ces marchandises, les répartiteurs tentent de minimiser la distance parcourue et de maximiser la contribution (revenus des expéditions + revenu de retour coûts de transport). Au départ, une multitude de parcours sont possibles. Le défi du répartiteur est donc de prendre la bonne décision pour ainsi atteindre un bon niveau de service. La décision quant au nombre de camions qui seront assignés au transport a une influence directe sur la répartition des marchandises entre les camions : le regroupement des marchandises est plus complexe dans une situation de maximisation de l utilisation de l espace disponible dans chacun des camions lorsqu un petit nombre est disponible. A prime abord, il est considéré que le transporteur possède une flotte de taille suffisante pour suffire à la demande. La dernière destination visitée a également une influence importante sur la rentabilité de la tournée compte tenu qu un revenu de retour lui est associé. Toutefois, dans certains cas, un camion pourrait tout simplement revenir à vide. De façon générale, le problème implique donc d assigner une expédition à un véhicule afin de rentabiliser au maximum l utilisation des véhicules puis de s assurer que ces marchandises sont livrées le plus efficacement possible. Dans le contexte étudié, le transport est réputé être sur de longues distances. Ainsi, il est pris pour acquis que la réglementation quant aux heures de conduite sera respectée (la tarification sur la distance en tenant compte implicitement) et qu aucune fenêtre de temps n est imposée pour les livraisons, c est-à-dire que la livraison pourra se faire au moment où le camion arrivera à destination (contrairement au transport local). Actuellement, aucune application informatique ne permet de faire la gestion optimale du transport de marchandises en charges partielles. Par contre, les avancées technologiques actuelles permettent aux entreprises d automatiser une partie de leurs opérations. La prochaine section présente quelques outils disponibles sur le marché. Colloque Répartition, Université Laval, 19 mai

3 III. OUTILS DE RÉPARTITION OFFERTS SUR LE MARCHÉ Les applications informatiques représentent le seul moyen permettant aux répartiteurs de mieux faire leur travail. Sur le marché, trois applications se démarquent : A.MAZE, TRUCKMATE et MILLOGICIEL. A.MAZE a été développé par GEOCOMtms et la particularité de cette application réside dans sa grande précision et sa mise à jour cartographique. Une entreprise concurrente, Maddocks Systems Inc., a développé TRUCKMATE POUR WINDOWS (TM4WIN). L application permet de minimiser la distance parcourue tout en gérant le transbordement lié aux charges partielles. Cette application permet d optimiser les problèmes de routage à grande échelle. Finalement, MILLOGICIEL a été conçu par le Groupe Millobit. L intégration CANCOM-MILLOGICIEL a permis de créer une application alliant à la fois le repérage et la gestion intelligente des flottes. Globalement, les trois applications permettent de faire l optimisation des routes à grande échelle et elles sont construites avec des interfaces très efficaces. Cependant, toutes ces applications quoique efficaces sont dispendieuses. En fait, elles nécessitent des investissements de l ordre de plusieurs dizaines de milliers de dollars, pouvant même atteindre les $. Ces applications sont trop onéreuses pour les petites et moyennes entreprises dans le domaine du transport routier. Actuellement, sur le marché, il n existe pas de solutions abordables pouvant leur être accessibles. La prochaine section présente de quelle façon des outils bureautiques courants, tels que MICROSOFT EXCEL, PC*MILER de Alk Technologies, MICROSOFT MAPPOINT, MICROSOFT VISUAL BASIC et ILOG CPLEX, peuvent permettre de créer un outil de répartition efficace. Ces outils ont permis de construire une application de répartition efficace pouvant combler le vide actuel. IV. INTÉGRATION DES OUTILS BUREAUTIQUES Les divers outils bureautiques mentionnés il y a quelques instants ont l avantage d être à la fois abordables et conviviaux. Contrairement aux outils disponibles sur le marché, ils nécessitent peu d investissements en terme de coûts et de temps d implantation et de formation. Dès lors, ces avantages rendent accessibles la création d applications mieux adaptées au besoin réel des entreprises. Ainsi, le développement d applications sur mesure permet aux petits transporteurs de bénéficier d outils adéquats leur permettant dès lors d être concurrentiel avec les grandes entreprises. Les sections suivantes décrivent une application développée pour solutionner le problème décrit précédemment. La méthodologie abordée et les logiciels ont été choisis en fonction du contexte précis de l étude. Toutefois, ces éléments pourraient être adaptés au besoin. 1. Méthode de résolution Avant d aborder le fonctionnement de l outil développé, il est nécessaire de décrire la méthodologie qui permet de faire le traitement des données et d en venir à une solution intéressante. Une fois le processus de saisie des données terminé, élément qui sera décrit subséquemment, l outil est prêt à faire le travail de Colloque Répartition, Université Laval, 19 mai

4 répartition des marchandises. Pour ce faire, cette démarche est divisée en trois grandes étapes, soit l initialisation, la formation des routes et l amélioration des routes. L étape d initialisation consiste à enregistrer les données qui ont été saisies. Le détail quant à la structure de ces données sera décrit dans la prochaine section. L important est que cette étape permet de générer la matrice des distances, ce qui permet par la suite de créer une matrice des coûts associés à ces distances. Ainsi, l outil essaie de créer les routes les moins coûteuses possibles, ceci à la fois en tenant compte des revenus de retour potentiels ainsi que des contraintes de capacité des camions. Ces tournées sont créées lors de l étape de formation des routes. Cette création est faite à l aide d une méthode développée par Bolduc (2003b). Cette méthode de résolution permet de conserver les revenus de retour les plus intéressants lorsque les coûts associés sont également pris en considération. À la fin de cette étape, le nombre maximal de camions nécessaire au transport est désormais fixé. Toutefois, il est possible que ce nombre soit réduit subséquemment. Au début de la dernière étape, les tournées sont désormais existantes. Toutefois, il est possible que l algorithme de construction ait généré des routes qui ne soient pas idéales, par exemple en créant des détours. Dès lors, l amélioration des routes est ici faite en deux volets : une amélioration individuelle puis une amélioration collective. Globalement, ce processus permet d obtenir la solution qui sera affichée dans l outil développé. Cette méthodologie est le cœur du développement de l application. Toutefois, l interface ne doit pas être négligée compte tenu de l importance qu elle a pour les utilisateurs. Afin de comprendre cette interaction entre l utilisateur et l application, une description visuelle de l outil appuyée d un exemple concret est faite dans la prochaine section. 2. Présentation de l outil d aide à la décision 2.1. CONCEPTION DE L OUTIL L interface développée fonctionne grâce à la relation entre diverses applications. Ainsi, le logiciel MICROSOFT EXCEL permet aux utilisateurs de bénéficier des avantages d un tableur en plus de rendre facile l entrée des données. Les fonctions de calculs et de macro-commandes simples permettent à l utilisateur d interagir de façon efficace avec l application, ce qui facile grandement la saisie des données. Enfin, MICROSOFT EXCEL est un logiciel courant que beaucoup d entreprises adoptent d emblée pour répondre à leurs besoins courants de calculs de données et de manipulation de l information. Un logiciel de cartographie, tel que PC*MILER et MICROSOFT MAPPOINT, permet à l application de mesurer les distances à parcourir en plus de rendre accessible la visualisation des résultats. Toutefois, compte tenu des coûts plus élevés liés à ce type d application et à la pluralité des logiciels disponibles sur le marché dans ce domaine, l outil développé peut fonctionner de façon indépendante dans la mesure où une matrice des distances lui est fournie. Colloque Répartition, Université Laval, 19 mai

5 Afin d intégrer le module permettant de faire le travail de répartition, un logiciel de programmation évolué, soit MICROSOFT VISUAL BASIC, a été utilisé. Cette application, en plus de faire le lien entre MICROSOFT EXCEL et PC*MILER ou MICROSOFT MAPPOINT, offre une souplesse de résolution. De plus, les utilisateurs n ont pas à faire l acquisition de cette application, puisqu un module portable peut être généré permettant ainsi d acquérir l application a peu de frais. Lors de l étude, un logiciel d optimisation a également été nécessaire. ILOG CPLEX a permis de valider les résultats obtenus par la méthode heuristique. Pour ce faire, l élaboration du programme linéaire reflétant le problème a été nécessaire. Compte tenu de la complexité de la problématique abordée, seuls les problèmes de petites tailles ont pu être comparés, générant des résultats très intéressants ÉTUDE DE CAS La collaboration d une entreprise de la région de Québec a permis d obtenir des données réelles. Ainsi, l application a pu être testée à l aide de ces données, dont les résultats sont présentés dans cet exemple. L application développée tient compte, en plus de la distance à parcourir, des caractéristiques des expéditions et des camions (en poids et en palettes) et des revenus de retour potentiels. Un seul revenu de retour par camion est permis, puisqu il sera constitué d une charge pleine trouvée sur le marché de la dernière ville visitée. En conséquence, pour chacune des expéditions, des décisions sur le choix du véhicule et sur l ordre de chargement sont prises. FIGURE 1 APPLICATION DÉVELOPPÉE Image tirée de Bolduc, D Avignon et Renaud 2003c En pratique, l outil d aide à la décision développé utilise les applications bureautiques décrites précédemment. D abord, l utilisateur définit dans une interface Microsoft Visual Basic (Figure 1) le répertoire où est enregistré le fichier Microsoft Excel renfermant les données de répartition, ainsi que le nom du fichier (dans ce cas-ci : dispatch). Le fichier Microsoft Excel est composé de quatre feuilles : Instructions, Data, Shipping et Result. La première feuille, disponible avec le bouton Instructions, présente les explications à l utilisateur. La seconde, Data (Figure 2), permet d entrer les caractéristiques des véhicules, les coûts de transports ainsi que le nombre d expéditions. La feuille Shipping renferme le détail de toutes les expéditions à traiter (numéro de l expédition, nombre de palettes, poids, revenu généré, destination et revenu de retour potentiel). Les distances entre chacune des villes ont été calculées à l aide de PC*Miler sous le critère d utilisation des routes praticables. Une fois toutes les données entrées dans Colloque Répartition, Université Laval, 19 mai

6 Microsoft Excel, le bouton Répartition permet de résoudre le problème de tournées à l aide de la méthode développée à la section précédente et programmée en Microsoft Visual Basic. FIGURE 2 FICHIER EXCEL, FEUILLE DATA Caractéristiques générales Précisions pour ce transport CARACTÉRISTIQUES DE CHACUN DES CAMIONS Poids ma xima l (lbs) : Nbre de palettes maximal : 28 Nbre d'expéditions : 16 Ville de départ : 1 COÛTS DE TRANSPORT $ / mille : 1,25 Inscrire les expéditions Arrêt : 25,00 Image tirée de Bolduc, D Avignon et Renaud 2003c Une fois la méthode de résolution terminée, soit celle décrite plus tôt, le résultat global est imprimé à la feuille Result et les détails des tournées sont inscrits dans de nouvelles feuilles (FR1, FR2, ). Chacune d entre elles contient la feuille de route d un camion où l ordre de chargement est déterminé, ce qui établit l ordre de livraison. De plus, la distance à parcourir, les revenus et les coûts de chaque route sont spécifiés. Une entreprise disposant de plus de temps pourrait trouver la solution optimale à l aide de Ilog Cplex puisque le programme linéaire correspondant est automatiquement généré. Les données réelles de seize expéditions ont été utilisées pour tester l outil développé. Ces données correspondent à une journée de travail typique de l entreprise étudiée. Une comparaison a été effectuée entre les résultats obtenus par un répartiteur d expérience et ceux de la solution optimale afin d évaluer la qualité de la solution obtenue par l outil développé. Après de nombreux calculs et une période de réflexion appréciable, le répartiteur a divisé les marchandises entre deux camions. La Figure 3 présente la solution proposée. Cette répartition permet de générer une contribution totale de $ impliquant une distance totale de miles à parcourir. L outil développé permet d obtenir une solution en moins d une minute de calculs (sur un Pentium III, 750Mhz, 128 Mo SDRAM). Cette solution nécessite également l utilisation de deux camions (Figure 4). Toutefois, elle permet de réduire la distance de près de 500 milles par rapport à la solution du répartiteur ce qui réduit le coût des routes de $ à $. En optimisant les routes, l application a donc réussi à trouver une destination finale qui offrait des revenus de retour plus élevés. La méthode développée permet ainsi d augmenter la contribution de $ à $, un gain net de $ pour les opérations d une seule journée de travail. Colloque Répartition, Université Laval, 19 mai

7 FIGURE 3 ASSIGNATIONS PAR UN RÉPARTITEUR Image tirée de Bolduc 2003a FIGURE 4 RÉPARTITION AVEC L APPLICATION DÉVELOPPÉE Image tirée de Bolduc 2003a La qualité et la validité de l outil d aide à la décision ont été comparées avec la solution optimale obtenue grâce au programme linéaire du problème et à l aide de Ilog Cplex. La résolution de 15 minutes (sur un Colloque Répartition, Université Laval, 19 mai

8 Pentium III, 1,26Ghz, Mo SDRAM) permet d obtenir une contribution de $. La Figure 5 illustre le résultat obtenu. La solution de la méthode proposée est donc à près de 2% de l optimum, ce qui est excellent compte tenu des algorithmes utilisés. FIGURE 5 RÉPARTITION OPTIMALE Image tirée de Bolduc 2003a Le Tableau 1 résume les divers résultats. La solution manuelle du répartiteur d expérience est celle qui a obtenu les moins bons résultats. Lors de la résolution manuelle, la principale difficulté réside dans le traitement des revenus de retour qui peuvent influencer de façon non intuitive la formation des routes. Dans ce cas-ci, l application développée améliore la contribution de 30%. Une fois la répartition terminée, il serait possible de visualiser individuellement les routes que les camions auront à parcourir. Les informations de conduite détaillées sur les routes et les sorties à emprunter peuvent être imprimées dans un fichier sur demande. Toutefois, ceci n a pas été intégré dans l application actuelle compte tenu de la pluralité des logiciels de cartographie. TABLEAU 1 COMPARAISON DES RÉSULTATS Image tirée de Bolduc, D Avignon et Renaud 2003c Répartiteur Application développée Optimal Milles parcourus 4228, , ,80 Revenus totaux 8 951,00 $ 9 736,00 $ ,00 $ Coûts d'arrêts 450,00 $ 450,00 $ 450,00 $ Coûts de route 5 285,00 $ 4 676,25 $ 5 219,75 $ Contribution 3 216,00 $ 4 609,75 $ 4 716,25 $ Amélioration 30,23% 2,26% Colloque Répartition, Université Laval, 19 mai

9 V. CONCLUSION L outil développé permet aux PME de bénéficier d un avantage concurrentiel au même titre que les grands joueurs du domaine du transport. En automatisant une partie de la tâche de répartition, ces travailleurs épargnent du temps qu ils peuvent consacrer à d autres escients. Le transporteur y gagne en ayant une main-d œuvre plus efficace tout en améliorant sa contribution globale générée. Les avancées technologiques permettent désormais aux entreprises de transport d avoir accès à des applications personnalisées et répondant adéquatement à leur réalité. En s alliant les centres de recherche universitaire, elles ont également l opportunité de bénéficier des dernières avancées scientifiques dans ce domaine. Quant aux outils d aide à la décision, ils ont l avantage d être neutres et de pouvoir considérer à la fois une multitude de contraintes et divers objectifs. L outil présenté peut s intégrer facilement aux tâches quotidiennes de répartition. De façon générale et après de nombreux tests, cette application procure des solutions à moins de 2% de la solution optimale avec un temps de calculs négligeables. L outil est donc un bel exemple de ce qu une étude des besoins réels des entreprises de transport permet d obtenir. Il est fort à parier que l optimisation des diverses activités dans ce domaine pourrait représenter des profits supplémentaires non-négligeables permettant ainsi aux entreprises d être concurrentielles là où la compétition est importante. RÉFÉRENCES Bolduc, M.-C. "L aide à la décision au service des répartiteurs: un outil bureautique." Rapport interne, CENtre de recherche sur les Technologies de l Organisation Réseau (CENTOR), Faculté des sciences de l administration, Université Laval, Québec, Avril Bolduc, M.-C. "La distribution de charges partielles." Présentation interne, CENtre de recherche sur les Technologies de l Organisation Réseau (CENTOR), Faculté des sciences de l administration, Université Laval, Février 2003a. Bolduc M.-C. Planification du transport de charges partielles d un dépôt : répartition, livraison et revenu de retour. Essai de maîtrise, Faculté des sciences de l administration, Université Laval, Québec, Juillet 2003b. Disponible au [Accès le 3 mai 04]. Bolduc M.-C., D Avignon G.R. et Renaud J. La bureautique à la rescousse des répartiteurs. Gestion logistique, Éditions Bomart, Mai 2003a, Bolduc M.-C., D Avignon G.R. et Renaud J. La planification des routes pour la distribution de charges partielles. 38e Congrès annuel de l Association québécoise du transport et des routes. 6 au 8 avril 2003b, Sherbrooke. Disponible au [Accès le 3 mai 04]. Bolduc M.-C., D Avignon G.R. et Renaud J. "Optimisation du transport de charges partielles : une application pratique." Actes de congrès de l Association des sciences administratives du Canada (ASAC), Section Gestion des opérations et de la production, Halifax, 2003c, Disponible au %20ASAC_LTL pdf. [Accès le 3 mai 04]. Colloque Répartition, Université Laval, 19 mai