Routage de camions dans le secteur du BTP

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1 Routage de camions dans le secteur du BTP 1 / 25 Routage de camions dans le secteur du BTP Projet Orlogès Sylvain Rosembly 1 Nathalie Bostel 2 Pierre Dejax 3 1 Master ORO - Ecole des Mines de Nantes 2 Ecole des Mines de Nantes, IRCCyN 3 Université de Nantes, IRCCyN GT Transport et Logistique Paris le 14/06/2011 Sylvain Rosembly, Nathalie Bostel, Pierre Dejax Routage de camions dans le secteur du BTP 1 / 25

2 Routage de camions dans le secteur du BTP 2 / 25 Plan 1 Problème 2 Propriétés 3 Méthode de résolution 4 Premiers résultats 5 Conclusion Sylvain Rosembly, Nathalie Bostel, Pierre Dejax Routage de camions dans le secteur du BTP 2 / 25

3 Routage de camions dans le secteur du BTP 3 / 25 Problème Problème Sylvain Rosembly, Nathalie Bostel, Pierre Dejax Routage de camions dans le secteur du BTP 3 / 25

4 Routage de camions dans le secteur du BTP 4 / 25 Problème Problématique Luc Durand TP Activités principales : Construction Approvisionnement des sites Approvisionnement Flotte de 50 camions + location possible 55% de la distance parcourue est en charge Augmenter l efficacité? Problématique Planificateur de tournées de camions pour une semaine Sylvain Rosembly, Nathalie Bostel, Pierre Dejax Routage de camions dans le secteur du BTP 4 / 25

5 Routage de camions dans le secteur du BTP 5 / 25 Problème Matériaux Plusieurs types Gravier Sable Argile... Sylvain Rosembly, Nathalie Bostel, Pierre Dejax Routage de camions dans le secteur du BTP 5 / 25

6 Routage de camions dans le secteur du BTP 6 / 25 Problème Sites Types de sites Chantiers Plateformes de stockage Carrières Dépôts Sylvain Rosembly, Nathalie Bostel, Pierre Dejax Routage de camions dans le secteur du BTP 6 / 25

7 Routage de camions dans le secteur du BTP 7 / 25 Problème Requêtes et capacités Chaque site spécifie ses besoins et capacités pour la semaine à venir Requêtes Type : d import ou d export Materiau Quantité Intervale de temps Capacités Similaires aux requêtes mais optionnelles Considérées infinies Il faut satisfaire les requêtes au moindre coût Sylvain Rosembly, Nathalie Bostel, Pierre Dejax Routage de camions dans le secteur du BTP 7 / 25

8 Routage de camions dans le secteur du BTP 8 / 25 Problème Transports Constraintes sur les transports Doivent être directs : séquence charger-bouger-décharger Un matériau à la fois Camion pas forcément plein Trois cas Un transport peut relier : Une requête d export à une requête d import Une capacité d export à une requête d import Une requête d export à une capacité d import En général, les requêtes sont grosses et génèrent plusieurs visites Sylvain Rosembly, Nathalie Bostel, Pierre Dejax Routage de camions dans le secteur du BTP 8 / 25

9 Routage de camions dans le secteur du BTP 9 / 25 Problème Vehicules Propriétés Flotte hétérogène Tout camion peut transporter tout matériau Des camions supplémentaires peuvent être loués Sylvain Rosembly, Nathalie Bostel, Pierre Dejax Routage de camions dans le secteur du BTP 9 / 25

10 Routage de camions dans le secteur du BTP 10 / 25 Problème Autres contraintes Conduite En gros : Au moins 45 minutes de pause après 4h30 de conduite 9 heures de conduite par jour maximum Sites Restrictions d accessibilité Heures d ouverture propres Capacité de chargement limitée Sylvain Rosembly, Nathalie Bostel, Pierre Dejax Routage de camions dans le secteur du BTP 10 / 25

11 Routage de camions dans le secteur du BTP 11 / 25 Propriétés Propriétés Sylvain Rosembly, Nathalie Bostel, Pierre Dejax Routage de camions dans le secteur du BTP 11 / 25

12 Routage de camions dans le secteur du BTP 12 / 25 Propriétés Caractérisation Selon Berbeglia et al. (2007) Many-to-many vehicle routing problem Selon Parragh et al. (2008) Pickup and delivery vehicle routing problem Originalité Combinaison de : Flotte hétérogène Requêtes demandant plusieurs visites Nombre de visites inconnu + contrainte de transport direct Sylvain Rosembly, Nathalie Bostel, Pierre Dejax Routage de camions dans le secteur du BTP 12 / 25

13 Routage de camions dans le secteur du BTP 13 / 25 Propriétés Problèmes similaires (1/2) Francis, Zhang, and Smilowitz (2007) Multi-resource routing problem (MRRP, redistribution de remorques) Similaire mais véhicules de capacité unitaire Heuristique à base de génération de colonnes Flisberg, Lidén, and Rönnqvist (2009) Routage de camions de bois Similaire mais pas de contrainte de transport direct Méthode en deux phases : formation de tâches puis VRPTW Sylvain Rosembly, Nathalie Bostel, Pierre Dejax Routage de camions dans le secteur du BTP 13 / 25

14 Routage de camions dans le secteur du BTP 14 / 25 Propriétés Problèmes similaires (2/2) Venkateshan and Mathur (2011) Transport de matériaux Nombre de visites non connu a priori Similaire mais offres et demandes pairées Résolution exacte avec une génération de colonne spécialisée Sylvain Rosembly, Nathalie Bostel, Pierre Dejax Routage de camions dans le secteur du BTP 14 / 25

15 Routage de camions dans le secteur du BTP 15 / 25 Méthode de résolution Méthode de résolution Sylvain Rosembly, Nathalie Bostel, Pierre Dejax Routage de camions dans le secteur du BTP 15 / 25

16 Routage de camions dans le secteur du BTP 16 / 25 Méthode de résolution Deux phases Problème difficile à appréhender avec de nombreuses contraintes. Instances à résoudre de tailles conséquentes. une méthode heuristique ou méta-heuristique semble appropriée Phase I Fixe une liste de tâches de transport satisfaisant les requêtes Phase II Résout un VRPTW asymétrique avec les tâches de transport comme clients Méthode inspirée de Flisberg, Lidén, and Rönnqvist (2009) et de Francis, Zhang, and Smilowitz (2007). Sylvain Rosembly, Nathalie Bostel, Pierre Dejax Routage de camions dans le secteur du BTP 16 / 25

17 Routage de camions dans le secteur du BTP 17 / 25 Méthode de résolution Tâches de transport Deux types Tâches bien définies : transport entre deux requêtes données avec un type de camion donné Tâches flexibles : transport entre une requête et n importe quelle capacité compatible avec un type de camion donné Propriété L exécution d une liste de tâches valide assure la satisfaction des requêtes Sylvain Rosembly, Nathalie Bostel, Pierre Dejax Routage de camions dans le secteur du BTP 17 / 25

18 Routage de camions dans le secteur du BTP 18 / 25 Méthode de résolution Phase I Objectif Fixer une liste de tâches telle que : l execution des tâches satisfasse les requêtes le coût des transports à plein soit réduit phase II puisse construire de bonnes solutions Méthode MILP minimisant : une estimation du coût de transport à plein les pics d utilisation des camions Sylvain Rosembly, Nathalie Bostel, Pierre Dejax Routage de camions dans le secteur du BTP 18 / 25

19 Routage de camions dans le secteur du BTP 19 / 25 Méthode de résolution Phase II Problème Problème similaire à un VRPTW utilisant les tâches de la phase I comme clients. Résolution : Création d une solution initiale Amélioration avec une Recherche à Voisinage Variable (VNS) Structure d une solution Solution : liste de tours Tour : emploi du temps d un camion de type donné un jour donné. C est une liste de tâches/clients. Sylvain Rosembly, Nathalie Bostel, Pierre Dejax Routage de camions dans le secteur du BTP 19 / 25

20 Routage de camions dans le secteur du BTP 20 / 25 Méthode de résolution Phase II : Evaluation Gestion des pauses Hors structure Positions des pauses déduites de la structure avec une heuristique Coûts et violations Coûts de routage Coûts de location Violation de capacité d acceuil de site Violation de fenêtre de tâche Violation de durée max de conduite Sylvain Rosembly, Nathalie Bostel, Pierre Dejax Routage de camions dans le secteur du BTP 20 / 25

21 Routage de camions dans le secteur du BTP 21 / 25 Méthode de résolution Phase II: Première solution Heuristique gloutonne Solution initialement vide Trie les tâches, les plus strictes en premier Ajoute chaque tâche dans la meilleur position Considère aussi la création de nouveaux tours Sylvain Rosembly, Nathalie Bostel, Pierre Dejax Routage de camions dans le secteur du BTP 21 / 25

22 Routage de camions dans le secteur du BTP 22 / 25 Méthode de résolution Phase II: Recherche à voisinage variable Mouvements 2-Opt Cross : coller le début d un tour avec la fin d un autre et inversement Relocate : bouger une tâche Exchange : permuter deux tâches Travail en cours... Pour l instant : Descente à voisinage variable Objectif : VNS classique avec shaking et recherche locale Sylvain Rosembly, Nathalie Bostel, Pierre Dejax Routage de camions dans le secteur du BTP 22 / 25

23 Routage de camions dans le secteur du BTP 23 / 25 Premiers résultats Premiers résultats Sylvain Rosembly, Nathalie Bostel, Pierre Dejax Routage de camions dans le secteur du BTP 23 / 25

24 Routage de camions dans le secteur du BTP 24 / 25 Conclusion Conclusion Améliorations à apporter Tests avec données réelles Etude de la qualité des solutions Etude de l impact des paramètres de l algorithme Reformation des tâches de transport (mouvement du VNS) Un problème ouvert Optimiseur pratiques de l entreprise Demandes avec profits? Sylvain Rosembly, Nathalie Bostel, Pierre Dejax Routage de camions dans le secteur du BTP 24 / 25

25 Routage de camions dans le secteur du BTP 25 / 25 Références Références G. Berbeglia, J.-F. Cordeau, I. Gribkovskaia, G. Laporte, Static pickup and delivery problems: a classification scheme and survey, Top 15 (2007) S. Parragh, K. Doerner, R. Hartl, A survey on pickup and delivery problems, Part II: Transportation between pickup and delivery locations, Journal für Betriebswirtschaft 58 (2008) P. Francis, G. Zhang, K. R. Smilowitz, Improved modeling and solution methods for the multi-resource routing problem, European Journal of Operational Research 180 (2007) P. Flisberg, B. Lidén, M. Rönnqvist, A hybrid method based on linear programming and tabu search for routing of logging trucks, Comput. Oper. Res. 36 (2009) P. Venkateshan, K. Mathur, An efficient column-generation-based algorithm for solving a pickup-and-delivery problem, Comput. Oper. Res. 38 (2011) Sylvain Rosembly, Nathalie Bostel, Pierre Dejax Routage de camions dans le secteur du BTP 25 / 25