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172 Pages·2017·7.26 MB·English

Département d’Informatique
THESE
Présentée par
Belayachi Naima

Pour obtenir
Le diplôme de doctorat en sciences
Filière : Informatique
Spécialité : DAD-IHM
Titre : La logistique inverse dans l'industrie du
transport maritime.

Soutenue le 21/02/2018 à 10h00 (Salle bibliothèque)

Devant les membres du jury :

Président YAGOUBI Belabbas Professeur à l’Université d’Oran1
Rapporteur BOUAMRANE Karim Professeur à l’Université d’Oran1
Co-rapporteur GELAREH Shahin Professeur à l’Université de Portsmouth
Examinateur BENDELLA Fatima Professeur à l’Université Mohamed Boudiaf USTO.
Examinateur AHMED FOITIH Zoubir Professeur à l’Université Mohamed Boudiaf USTO.
Examinateur KHELFI Mohamed Fayçal Professeur à l’Université d’Oran1

2017/2018
1
Universit´e d’Oran1, Ahmed Benbella
Laboratoire d’Informatique d’Oran (LIO)
Th`ese
pre´sente´e en premie`re version en vu d’obtenir le diploˆme de
Doctorat en science
Filie`re ≪ Informatique ≫
Spe´cialite´ ≪ Diagnostic, Aide a` la De´cision , et Interaction Homme/Machine ≫
Par
Naima Belayachi
Titre : La logistique inverse dans l’industrie du transport
maritime
Th`ese soutenue le .. /../ ..... devant le jury compos´e de :
Pr´esident YAGOUBI Belabbas Professeur a` l’Universit´e d’Oran1
Rapporteur BOUAMRANE Karim Professeur a` l’Universit´e d’Oran1
Co-rapporteur GELAREH Shahin Professeur a` l’universit´e de Portsmouth
Examinateur BENDELLA Fatima Professeur a` l’Universit´e Mohamed Boudiaf USTO
Examinateur AHMED FOITIH Zoubir Professeur a` l’Universit´e Mohamed Boudiaf USTO
Examinateur KHELFI Mohamed Fay¸cal Professeur a` l’Universit´e d’Oran1
Je tiens a` remercier Dieu de m’avoir donner le courage et la patience pour la
r´ealisation de ce travail que je d´edie
`
A mes tr`es chers parents envers lesquels je
ne pourrais jamais solder la dette infinie que je leurs dois ;
`
A mon mari et ma tr`es ch`ere fille Rania ;
Ainsi qu’a` tous ceux qui m’ont encourag´e et soutenu ;
2
Remerciements
ette th`ese n’aurait pu aboutir sans l’aide et le soutien de nombreuses personnes que je
C
tiens a` les remercier. J’aimerais profiter de ces quelques lignes pour leur t´emoigner ma
gratitude, et tous ceux que j’oublie, me pardonnent ...
Cette th`ese a ´et´e pr´epar´ee au niveau du Laboratoire d’Informatique d’Oran (LIO) de l’univer-
sit´e d’Oran1, Ahmed Benbella, sous la direction des Professeurs Bouamrane Karim et Shahin
Gelareh.
Je remercie tout particuli`erement Monsieur Bouamrane Karim, Professeur a` l’universit´e d’Oran1,
Ahmed Benbella, pour le temps qu’il m’a consacr´e et pour toutes ses suggestions et ses re-
marques judicieuses. Je lui suis reconnaissante de m’avoir donn´e l’opportunit´e de r´ealiser ce
projet de recherche sous sa direction.
Je remercie aussi chaleureusement Monsieur Shahin Gelareh, professeur associ´e a` l’univer-
sit´e de Portsmouth, Royaume-Uni, pour ses conseils sur ce th`eme de recherche qui fait partie
de son expertise. Ses connaissances, ses critiques , et ses remarques ont ´et´e tr`es appr´eci´ees.
Je remercie le pr´esident du jury Monsieur Yagoubi Belabbas, Professeur a` l’universit´e d’Oran1,
Ahmed Benbella, qui m’a honor´e en acceptant de pr´esider le jury.
J’adresse mes vifs remerciements a` Madame Bendella Fatima, Professeur a` l’universit´e Mo-
hamed Boudiaf USTO, Monsieur Ahmed Foitih Zoubir, Professeur a` l’universit´e Mohamed
Boudiaf USTO, et Monsieur Khelfi Mohamed Fay¸cal, Professeur a` l’universit´e d’Oran 1 Ah-
med Benbella, d’avoir accepter d’examiner et d’´evaluer notre travail.
Je remercie toutes les personnes que je n’ai pas cit´ees, bien qu’elles me sont ch`eres et qui
ont contribu´e de pr´es ou de loin a` l’accomplissement de ce travail.
3
R´esum´e
e transport maritime conteneuris´e repr´esente l’op´eration de d´eplacement des marchan-
L dises d’un endroit a` un autre par voie maritime. Comparativement a` d’autres modes de
transport de marchandise, le transport maritime reste un moyen de transport tr`es important.
Il traite l’acheminement des conteneurs pleins vers la destination (logistique directe) ainsi que
le retour des conteneurs vides (logistique de retour ou inverse) vers certains port ou` un besoin
est signal´e.
Le retour des conteneurs vides repr´esente une pr´eoccupation majeure pour les armateurs.
En effet, l’indisponibilit´e des conteneurs vides au niveau de certains ports du R´eseau de
Transport Maritime n’est autre qu’une cons´equence du d´es´equilibre de la distribution de leurs
conteneurs a` travers le r´eseau a` cause des conteneurs envoy´es et qui ne sont pas retourn´es par
la suite.
R´eellement, le retour des conteneurs vides a` leurs origines n’est pas garanti, car le transport
des conteneurs vides est factur´e au nom de l’armateur. Cette situation peut provoquer la non
satisfaction des demandes clients pour envoyer leurs biens si l’armateur ne trouve pas de
conteneurs vides au niveau du port ou` le client s’est pr´esent´e.
L’objectif de ce travail est de r´esoudre ce probl`eme en proposant un mod`ele d´ecisionnel
pour l’armateur afin de l’aider a` trouver un retour des conteneurs vides a` moindre couˆt. Le
syst`eme propos´e est articul´e autour de trois algorithmes pour optimiser les frais de retour.
Autrement dit, notre contribution a` travers la pr´esente th`ese offre une aide a` la d´ecision
pour l’armateur quand un besoin pour des conteneurs vides est observ´e dans certains ports
du r´eseau maritime, en lui proposant des solutions optimales pour trouver les ports a` partir
desquels les conteneurs vides peuvent ˆetre retourn´es avec un couˆt minimal.
ots cl´es : Syst`eme d’Aide a` la D´ecision, Processus d´ecisionnel, R´eseau de Transport Ma-
M ritime, Conteneur Vide, Logistique inverse, M´ethode d’optimisation, Recherche Tabou,
Algorithme G´en´etique, Branch & Bound.
4
Table des mati`eres
Table des figures 9
Liste des tableaux 12
Glossaire 13
Introduction g´en´erale 15
1 Transport et conteneurisation 22
1.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
1.2 Choix du moyen de transport . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
1.3 Transport Terrestre . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
1.3.1 Transport Routier . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
1.3.2 Transport Ferroviaire . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
1.4 Transport A´erien . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
1.5 Transport Maritime . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
1.5.1 La r´evolution du transport maritime . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
1.5.2 Les intervenants du transport maritime . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
1.5.3 La tarification de transport sur une ligne maritime . . . . . . . . . . . . 30
1.5.4 Le transport maritime de marchandises . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
1.5.5 Les types de navires . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
1.6 Conteneurisation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
1.6.1 Naissance du conteneur et sa r´evolution . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
1.6.2 Principe de la standardisation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
1.6.3 Structure physique d’un terminal maritime a` conteneurs . . . . . . . . 36
1.6.4 Modes d’exp´edition des conteneurs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
1.6.5 Processus de chargement / d´echargement des conteneurs . . . . . . . . . 38
1.6.6 Avantages et inconv´enients de la conteneurisation . . . . . . . . . . . . . 39
1.7 Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
2 Logistique inverse dans le transport maritime conteneuris´e 42
2.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
2.2 Logistique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
5
`
6 TABLE DES MATIERES
2.3 Logistique inverse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
2.4 Optimisation dans le secteur de transport maritime . . . . . . . . . . . . . . . . 49
2.5 Synth`ese . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
2.6 M´ethodes d’optimisation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54
2.6.1 Classification des m´ethodes d’optimisation . . . . . . . . . . . . . . . . . 54
2.7 Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63
3 Syst`emes d’Aide `a la D´ecision 65
3.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66
3.2 L’aide a` la d´ecision . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66
3.2.1 La d´ecision . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67
3.2.2 Les diff´erents types de d´ecisions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67
3.2.3 Le processus de la d´ecision . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68
`
3.3 Les Syst`emes d’Aide A la D´ecision (SAD) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70
`
3.3.1 Les Syst`emes Interactifs d’Aide A la D´ecision (SIAD) . . . . . . . . . . 71
3.3.2 Mod`eles de l’op´erateur humain et du syst`eme homme machine . . . . . 76
3.3.3 Approches structurelles de la coop´eration homme-machine . . . . . . . . 79
3.4 Classification des Syst`emes d’Aide a` la D´ecision . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81
3.4.1 Classification au niveau utilisateur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81
3.4.2 Classification au niveau conceptuel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81
3.4.3 Classification au niveau syst`eme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81
3.4.4 Classification au niveau connaissance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82
3.5 Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82
4 Contribution 86
4.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88
4.2 Conduite et supervision des syst`emes complexes : Cas d’un probl`eme de retour
des conteneurs vides . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88
4.3 Interaction de l’armateur pour la gestion des conteneurs / demandes clients . . 89
4.3.1 Taˆche et activit´e de l’armateur maritime . . . . . . . . . . . . . . . . . 89
4.3.2 Gestion des demandes clients en exploitation normale . . . . . . . . . . 89
4.3.3 Gestion des demandes clients en cas de perturbations . . . . . . . . . . 89
4.3.4 Retour a` la normale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90
4.4 Mod`ele comportemental de l’armateur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90
4.5 Mod`ele d´ecisionnel adopt´e pour l’armateur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91
4.6 Classification du syst`eme d´ecisionnel propos´e . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93
4.7 Mod´elisation UML du syst`eme d´ecisionnel propos´e . . . . . . . . . . . . . . . . 93
4.8 Pr´esentation de l’´etat initial du syst`eme mod´elis´e . . . . . . . . . . . . . . . . . 95
4.9 Processus de traitement des demandes clients . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97
4.10 Approche 1 : Recherche Tabou (RT) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99
4.10.1 Pr´esentation de la m´ethode RT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99
4.10.2 Fonctionnement de l’algorithme RT pour la recherche des conteneurs
vides . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100
4.10.3 Synth`ese . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103
4.11 Approche 2 : Algorithme G´en´etique (AG) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103
4.11.1 Pr´esentation de l’AG . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104
`
TABLE DES MATIERES 7
4.11.2 Fonctionnement de l’AG appliqu´e a` la recherche des conteneurs vides . . 104
4.11.3 Synth`ese . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109
4.12 Approche 3 : Branch & Bound (B&B) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109
4.12.1 Pr´esentation de B&B . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110
4.12.2 Convergence de B&B . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111
4.12.3 Fonctionnement de B&B pour le retour des conteneurs vides . . . . . . 111
4.12.4 Synth`ese . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112
4.13 Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113
´
5 Etude de cas 114
5.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115
´
5.2 Etude de cas : Recherche Tabou . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115
5.2.1 Architecture fonctionnelle du syst`eme associ´e a` la RT . . . . . . . . . . 115
5.2.2 Sc´enario d’ex´ecution de la RT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 116
´
5.3 Etude de cas : Algorithmes G´en´etiques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 118
5.3.1 Architecture fonctionnelle du syst`eme associ´ee a` l’AG . . . . . . . . . . 118
5.3.2 Sc´enario d’ex´ecution de l’AG . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119
´
5.4 Etude de cas : Branch & Bound . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 121
5.4.1 Architecture fonctionnelle du syst`eme associ´e a` B&B . . . . . . . . . . . 121
5.4.2 Sc´enario d’ex´ecution de B&B . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 121
´
5.5 Etude comparative . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 123
5.6 Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 125
Conclusion g´en´erale & perspectives 127
Bibliographie 129
A M´ethodes d’optimisation utilis´ees 139
A Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 140
B Pr´esentation de la Recherche Tabou . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 140
B.1 Principe d’intensification et diversification . . . . . . . . . . . . . . . . 141
B.2 S´election du meilleur voisin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 141
B.3 Crit`eres d’arrˆet de la m´ethode RT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 142
C Pr´esentation de l’Algorithme G´en´etique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 142
C.1 M´ethodes de s´election . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 142
C.2 M´ethodes de croisement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 143
C.3 Crit`eres de convergence de l’AG . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 143
D Pr´esentation de Branch & Bound . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 143
D.1 Strat´egies de parcours de l’arbre g´en´er´e par B&B . . . . . . . . . . . . . 143
D.2 Principe de s´eparation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 144
D.3 Principe d’´evaluation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 144
E Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 144
`
8 TABLE DES MATIERES
B Mise en œuvre du syst`eme propos´e 146
A Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 147
B Outils de d´eveloppement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 147
C Description de l’application . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 148
C.1 Retour des conteneurs vides en appliquant la Recherche Tabou . . . . . 151
C.2 Retour des conteneurs vides en appliquant l’Algorithme G´en´etique . . . 151
C.3 Retour des conteneurs vides en appliquant Branch & Bound . . . . . . . 155
D Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 156
Table des figures
1.1 Repr´esentation du syst`eme de transport : la confrontation demande et offre de
transport . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
1.2 Armateurs mondiaux . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
1.3 La croissance du commerce international utilisant le transport maritime conte-
neuris´e . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
1.4 Aspect technique du conteneur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
1.5 Marquage de conteneur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
1.6 Disposition d’un terminal maritime a` conteneurs . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
1.7 Modes d’exp´edition des conteneurs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
1.8 Chargement et d´echargement des conteneurs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
2.1 La chaine logistique : flux de produit de l’usine vers le consommateur . . . . . 44
2.2 La logistique inverse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
2.3 Etapes de la logistique inverse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
2.4 Classification des m´ethodes d’optimisation m´etaheuristiques . . . . . . . . . . . 57
2.5 Principe d’un algorithme ´evolutionnaire . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61
2.6 Principe de l’algorithme g´en´etique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62
2.7 Principe de colonies de fourmis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63
3.1 Types de d´ecison . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67
3.2 Mod`ele IDC de Simon . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69
3.3 Processus de d´ecision selon Simon . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69
3.4 Processus de d´ecision selon Mintzberg . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70
3.5 Architecture des SIAD selon Sprague et Carlson . . . . . . . . . . . . . . . . . 72
3.6 Int´egration de syst`emes experts attach´es aux composants du SIAD . . . . . . . 74
3.7 Int´egration d’un syst`eme expert dans un SIAD comme un composant s´epar´e . 75
3.8 Architecture des SIAD selon Marakas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75
3.9 Principe de supervision selon Millot . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76
3.10 D´ecomposition multiniveau d’un grand syst`eme selon [80] . . . . . . . . . . . . 77
3.11 Mod`ele de r´esolution de probl`eme selon Rasmussen, r´evis´e par Hoc . . . . . . . 78
3.12 Structure de coop´eration homme-machine verticale . . . . . . . . . . . . . . . . 80
3.13 Structure de Coop´eration Homme-machine horizontale . . . . . . . . . . . . . . 80
9