Optimisation de tournées de collecte et livraison synchromodales

Descriptif détaillé de la thèse / Job description

Au sein de l’équipe OMNI du DISC, le sujet proposé s'inscrit dans l’axe Planification et Ordonnancement et plus globalement dans l’axe transverse IA et Optimisation de FEMTO-ST. Dans ce domaine, nous travaillons en Recherche Opérationnelle, autour des méthodes exactes, des métaheuristiques et de l'optimisation multi-objectifs, avec divers champs d’application privilégiés en logistique et en transport (ordonnancement d’atelier, logistique urbaine, logistique portuaire, chaîne logistique de l’hydrogène…).

Les variantes de problèmes de collecte et de livraison (PDP – Pick up and Delivery Problems) dites « riches » se distinguent par la conjonction de plusieurs types de contraintes qui sont peu prises en compte simultanément dans les résolutions proposées dans l’état de l’art scientifique. Il peut s’agir par exemple de contraintes cumulatives, comme la capacité des véhicules, et de contraintes de fenêtres temporelles, de transfert de marchandises ou de synchronisation spatio-temporelle entre véhicules. La nécessité de synchronisation entre plusieurs modes devient ainsi prépondérante dans de nombreux problèmes de planification et d’ordonnancement dans ce secteur. C’est le cas par exemple dans le cadre du regain d’intérêt pour le mode fluvial, qui nécessite une synchronisation entre ce mode « régulier » et des modes plus flexibles (routier par exemple) pour les transferts de marchandises [Yimeng et al., 2025]. Mais ce type de transport dit « synchromodal » peut aussi se rencontrer à la frontière des villes pour transférer les marchandises entre des opérateurs longue distance et des opérateurs urbains, en utilisant des sites « satellites ».

Au sein de l’équipe, la dernière thèse soutenue dans ce domaine, Alexis Godart (2020), portait sur des variantes enrichies du problème de ramassage et livraison avec transferts (PDP avec transferts), en contexte urbain statique. Elle s’attachait déjà à prendre en compte le mieux possible la réalité opérationnelle des tournées avec coordination inter-véhicules au sein d’une flotte hétérogène, pour le mode routier. Ainsi, la modélisation proposée abordait de nombreux types de contraintes spécifiques :

• Fenêtres de temps : strictes ou souples sur les nœuds (fournisseurs, clients, transporteurs), avec pénalités de retard ; synchronisation spatio-temporelle pour que le transfert arrive avant le départ du véhicule récepteur.
• Capacités des véhicules : flotte hétérogène avec limites de charge ; compatibilité des colis/transferts (taille, type).
• Transferts inter-véhicules : autorisation explicite des transferts directs entre véhicules à des points de rencontre ; cohérence temporelle (arrivée ≤ départ récepteur).
• Multi-visites : un site peut être visité plusieurs fois par un véhicule (ou globalement).
• Précédences et compatibilités : ordre entre tâches d'un même client ; incompatibilités entre tâches/véhicules.

L’objectif de cette nouvelle thèse consiste à étendre une partie de ces travaux pour adresser certains nouveaux types de problèmes d’optimisation émergents dont nous avons donné un aperçu en introduction.

Les évolutions du modèle, pour s’adapter aux nouvelles problématiques qui émergent, porteront en particulier sur des éléments qui distinguent fortement les contextes synchromodaux :

• La co-existence de modes de transport flexibles et des services multimodaux programmés, périodiques ou réguliers.
• La possibilité de livrer un client sans le visiter en utilisant des drones transportés par le mode de transport principal (truck-drone routing problem, [Jie et al., 2025]), ou en déposant la marchandise à proximité après avoir convenu avec le destinataire d’un rendez-vous (set covering routing problem, [Nima et al., 2024]).
• Les bénéfices potentiels que peut apporter la résolution de problèmes sélectifs et la prise en compte de plusieurs périodes dans l’horizon.
• La prise en compte de données dynamiques plutôt que statiques.
• La prise en compte de la législation sur les temps de conduite.

mais aussi sur la prise en compte de contraintes environnementales (Pollution routing problem, [Reza et al., 2025]).

Au-delà de l’état de l’art sur les différentes problématiques émergentes de Rich PDPTW et de la réflexion sur les modèles, la thèse s’attachera bien évidemment à étudier également l’extension ou l’adaptation des algorithmes de résolution déjà proposés. La conception des nouvelles approches de résolution pourra naturellement envisager des méthodes d’intelligence artificielle potentielles, en complément de celles déjà utilisées dans les approches hybrides précédentes, afin d’estimer quelles opportunités complémentaires pourraient apporter les progrès récents [Fangting et al., 2025].