Optimization and Simulation of Consolidated Intermodal Transport

Les ports maritimes se confrontent à des exigences rigoureuses imposées par l'évolution de la taille de la flotte mondiale des porte-conteneurs et des zones de stockage qui arrivent à des niveaux de saturation élevés. Pour répondre à ces défis, plusieurs ports ont décidé de créer des terminaux multimodaux qui jouent le rôle de méga-hubs pour les terminaux maritimes, en vue de libérer les zones de stockage de ces terminaux, de développer la part du transport massifié de conteneurs et de réduire les émissions des gaz à effet de serre en utilisant des modes alternatifs à la route. Néanmoins, la gestion de ces nouveaux schémas logistiques est laborieuse. Cela s’explique par plusieurs facteurs, entre autres, la nature dynamique et distribuée de ces systèmes, la diversité des opérations et le manque des informations nécessaires au contrôle de flux. La finalité de cette thèse est de développer des approches capables de répondre aux besoins des opérateurs portuaires dans un terminal multimodal, avec prise en compte des différentes sources d’incertitudes. Deux problèmes d'optimisation sont principalement considérés dans cette thèse, à savoir : l'optimisation de tournées de navettes ferroviaires (The Rail Shuttle Routing Problem) et l'ordonnancement de grues de quai (The Quay Crane Scheduling Problem). En vue d'aborder la complexité et l’aspect incertain de ces problèmes, nous proposerons des modélisations mathématiques, ainsi que des approches de résolution basées sur l’optimisation par colonies de fourmis, l’optimisation robuste et le couplage Simulation-Optimisation. Les différents tests numériques effectués ont prouvé l’efficacité des algorithmes proposés et leur robustesse.Today, seaports face increasingly stringent requirements imposed by the considerable growth of goods transited by sea. Indeed, the organization of the port sector has evolved rapidly and has caused several negative impacts, including pollution and congestion of terminals, which constitute today the major concerns of port operators. To address those challenges, several ports have decided to build multimodal terminals that act as mega-hubs for maritime terminals, in order to free the storage areas on the maritime terminals, to promote the use of consolidated container modes of transfer and to reduce greenhouse gas emissions by using alternative modes to the road. Nevertheless, the management of these new logistic systems is laborious. This is due to several factors, including the dynamic and distributed nature of these systems, the variety of operations, and the lack of information needed to control flow. The aim of this thesis is to develop approaches capable of meeting the needs of port operators in a multimodal terminal, taking into account the different sources of uncertainty. Two optimization problems are mainly considered in this thesis, namely : the Rail Shuttle Routing Problem(RSRP) and the Quay Crane Scheduling Problem(QCSP). To address the complexity and uncertainties of these problems, we propose new mathematical models, as well as some heuristics approaches based on ant colony optimization, robust optimization and Simulation-Optimization. The various numerical tests carried out proved the effectiveness and the robustness of the proposed algorithms