A GRASP FOR REAL LIFE INVENTORY ROUTING PROBLEM: APPLICATION TO BULK GAS DISTRIBUTION

International audienc

Supply chain design and distribution planning under supply uncertainty (Application to bulk liquid gas distribution)

La distribution de liquide cryogénique en vrac , ou par camions citernes, est un cas particulier des problèmes d optimisation logistique. Ces problèmes d optimisation de chaines logistiques et/ou de transport sont habituellement traités sous l hypothèse que les données sont connues à l avance et certaines. Or, la majorité des problèmes d optimisation industriels se placent dans un contexte incertain. Mes travaux de recherche s intéressent aussi bien aux méthodes d optimisation robuste que stochastiques.Mes travaux portent sur deux problèmes distincts. Le premier est un problème de tournées de véhicules avec gestion des stocks. Je propose une méthodologie basée sur les méthodes d optimisation robuste, représentant les pannes par des scénarios. Je montre qu il est possible de trouver des solutions qui réduisent de manière significative l impact des pannes d usine sur la distribution. Je montre aussi comment la méthode proposée peut aussi être appliquée à la version déterministe du problème en utilisant la méthode GRASP, et ainsi améliorer significativement les résultats obtenu par l algorithme en place. Le deuxième problème étudié concerne la planification de la production et d affectation les clients. Je modélise ce problème à l aide de la technique d optimisation stochastique avec recours. Le problème maître prend les décisions avant qu une panne ce produise, tandis que les problèmes esclaves optimisent le retour à la normale après la panne. Le but est de minimiser le coût de la chaîne logistique. Les résultats présentés contiennent non seulement la solution optimale au problème stochastique, mais aussi des indicateurs clés de performance. Je montre qu il est possible de trouver des solutions ou les pannes n ont qu un impact mineur.The distribution of liquid gazes (or cryogenic liquids) using bulks and tractors is a particular aspect of a fret distribution supply chain. Traditionally, these optimisation problems are treated under certainty assumptions. However, a large part of real world optimisation problems are subject to significant uncertainties due to noisy, approximated or unknown objective functions, data and/or environment parameters. In this research we investigate both robust and stochastic solutions. We study both an inventory routing problem (IRP) and a production planning and customer allocation problem. Thus, we present a robust methodology with an advanced scenario generation methodology. We show that with minimal cost increase, we can significantly reduce the impact of the outage on the supply chain. We also show how the solution generation used in this method can also be applied to the deterministic version of the problem to create an efficient GRASP and significantly improve the results of the existing algorithm. The production planning and customer allocation problem aims at making tactical decisions over a longer time horizon. We propose a single-period, two-stage stochastic model, where the first stage decisions represent the initial decisions taken for the entire period, and the second stage representing the recovery decision taken after an outage. We aim at making a tool that can be used both for decision making and supply chain analysis. Therefore, we not only present the optimized solution, but also key performance indicators. We show on multiple real-life test cases that it isoften possible to find solutions where a plant outage has only a minimal impact.NANTES-ENS Mines (441092314) / SudocSudocFranceF

Optimisation de chaine logistique et planning de distribution sous incertitude d’approvisionnement

The distribution of liquid gazes (or cryogenic liquids) using bulks and tractors is a particular aspect of a fret distribution supply chain. Traditionally, these optimisation problems are treated under certainty assumptions. However, a large part of real world optimisation problems are subject to significant uncertainties due to noisy, approximated or unknown objective functions, data and/or environment parameters. In this research we investigate both robust and stochastic solutions. We study both an inventory routing problem (IRP) and a production planning and customer allocation problem. Thus, we present a robust methodology with an advanced scenario generation methodology. We show that with minimal cost increase, we can significantly reduce the impact of the outage on the supply chain. We also show how the solution generation used in this method can also be applied to the deterministic version of the problem to create an efficient GRASP and significantly improve the results of the existing algorithm. The production planning and customer allocation problem aims at making tactical decisions over a longer time horizon. We propose a single-period, two-stage stochastic model, where the first stage decisions represent the initial decisions taken for the entire period, and the second stage representing the recovery decision taken after an outage. We aim at making a tool that can be used both for decision making and supply chain analysis. Therefore, we not only present the optimized solution, but also key performance indicators. We show on multiple real-life test cases that it isoften possible to find solutions where a plant outage has only a minimal impact.La distribution de liquide cryogénique en « vrac », ou par camions citernes, est un cas particulier des problèmes d’optimisation logistique. Ces problèmes d’optimisation de chaines logistiques et/ou de transport sont habituellement traités sous l’hypothèse que les données sont connues à l’avance et certaines. Or, la majorité des problèmes d’optimisation industriels se placent dans un contexte incertain. Mes travaux de recherche s’intéressent aussi bien aux méthodes d’optimisation robuste que stochastiques.Mes travaux portent sur deux problèmes distincts. Le premier est un problème de tournées de véhicules avec gestion des stocks. Je propose une méthodologie basée sur les méthodes d’optimisation robuste, représentant les pannes par des scénarios. Je montre qu’il est possible de trouver des solutions qui réduisent de manière significative l’impact des pannes d’usine sur la distribution. Je montre aussi comment la méthode proposée peut aussi être appliquée à la version déterministe du problème en utilisant la méthode GRASP, et ainsi améliorer significativement les résultats obtenu par l’algorithme en place. Le deuxième problème étudié concerne la planification de la production et d’affectation les clients. Je modélise ce problème à l’aide de la technique d’optimisation stochastique avec recours. Le problème maître prend les décisions avant qu’une panne ce produise, tandis que les problèmes esclaves optimisent le retour à la normale après la panne. Le but est de minimiser le coût de la chaîne logistique. Les résultats présentés contiennent non seulement la solution optimale au problème stochastique, mais aussi des indicateurs clés de performance. Je montre qu’il est possible de trouver des solutions ou les pannes n’ont qu’un impact mineur

Robust optimization of inventory routing for bulk gas distribution

CD-ROMInternational audienceWe address the 'rich' (i.e., with real-world features and constraints) inventory routing problem for bulk gas distribution under uncertainty. We consider that the uncertainty occurs on the supply side and consists of outages at the production plant. We propose a general methodology for generating, classifying and selecting 'robust' solutions: solutions that are less impacted when uncertain events occur such asplant outages. This methodology is applied to real data provided by the Air Liquide company in the context of bulk gas distribution, and we show that for a relatively small increase in cost, the robustness of routes and schedules for the bulk gas distribution with regard to possible plant outages is improved. Results show that we can reduce the extra cost induced by plant outage, while only slightlyincreasing the cost in the cases where no outages occur

An iterated local search heuristic for multi-capacity bin packing and machine reassignment problems

International audienceThis paper proposes an efficient Multi-Start Iterated Local Search for Packing Problems (MS-ILS-PPs) metaheuristic for Multi-Capacity Bin Packing Problems (MCBPP) and Machine Reassignment Problems (MRP). The MCBPP is a generalization of the classical bin-packing problem in which the machine (bin) capacity and task (item) sizes are given by multiple (resource) dimensions. The MRP is a challenging and novel optimization problem, aimed at maximizing the usage of available machines by reallocating tasks/processes among those machines in a cost-efficient manner, while fulfilling several capacity, conflict, and dependency-related constraints. The proposed MS-ILS-PP approach relies on simple neighborhoods as well as problem-tailored shaking procedures. We perform computational experiments on MRP benchmark instances containing between 100 and 50,000 processes. Near-optimum multi-resource allocation and scheduling solutions are obtained while meeting specified processing-time requirements (on the order of minutes). In particular, for 9/28 instances with more than 1000 processes, the gap between the solution value and a lower bound measure is smaller than 0.1%. Our optimization method is also applied to solve classical benchmark instances for the MCBPP, yielding the best known solutions and optimum ones in most cases. In addition, several upper bounds for non-solved problems were improved