Mathematical models and algorithms for bulk port-related supply chain optimization

Un énorme progrès dans le secteur du transport maritime a été accompli ces dernières années. Avec l'émergence récente du commerce international, les chaînes logistiques portuaires ont attiré l'attention des chercheurs et des praticiens. De ce fait, plusieurs travaux ont été menés autour des problèmes de décisions dans le contexte des ports à conteneurs. Cependant, les ports en vrac restent un terrain fertile à découvrir. Dans cette thèse, nous proposons des modèles mathématiques et des méthodes heuristiques pour optimiser les chaînes logistiques portuaires. Cette étude est guidée par un cas réel d'un port intégré appartenant au groupe OCP, leader mondial de l'industrie des phosphates et ses dérivés. Les principales contributions de cette thèse peuvent être résumées comme suit :- Etudier le problème d'ordonnancement d'une ligne de production flow-shop sous contraintes de maintenance synchronisées et périodiques.- Etudier le problème d'affectation intégrée des bateaux aux quais et des grues sous contraintes de disponibilité et des marées hautes. Ce problème se base sur le cas du port en vrac d'OCP Jorf lasfar.- Etudier le problème d'affectation dynamique des emplacements de stockage pour les marchandises en vrac. Ce problème est inspiré par les hangars des engrais au sein de Jorf lasfar Phosphate Hub.La première contribution vise à proposer deux modèles linéaires mixtes en nombres entiers pour le problème, une liste de bornes inferieures ainsi qu'une recherche à voisinages variables pour résoudre les instances industrielles.La deuxième contribution se résume à proposer deux modèles linéaires mixtes en nombres entiers pour le problème, une heuristique avec un horizon glissant basée sur le modèle mathématique proposé et une stratégie pour la dissipation de congestions. De plus, nous avons développé un ensemble d'heuristiques à voisinages variables afin de résoudre des instances industrielles.La troisième contribution porte sur la conception d'un système d'aide à la décision pour le management du stockage des engrais. Premièrement, nous avons proposé un modèle linéaire mixte en nombres entiers pour le problème d'affectation dynamique des emplacements de stockage pour les marchandises en vrac. Ce modèle est le cœur du système d'aide à la décision proposé. Plusieurs cas d'utilisation ont été expérimentés pour tester l'efficacité du système.During the last few decades, tremendous progress in maritime transportation has been noticed. In this emerging era of international trading, the port-related supply chain has attracted much attention. Indeed, several works have been proposed to study both seaside and yard side decision problems in container terminal context. However, few researchers have investigated these problems for bulk ports. In this thesis, we are interested in proposing a set of mathematical models and heuristics to optimize port-related supply chains. This study is guided by a real case of an integrated bulk port owned by OCP group. The main contributions of this work are:- Studying machine scheduling under synchronized and periodic maintenance restrictions. This problem can be found in several chemical and mineral industries.- Studying integrated berth allocation and crane assignment problem under availability and high tides constraints. This problem was inspired by OCP bulk port of Jorf lasfar.- Studying dynamic storage location assignment problem for bulk cargo. This problem was inspired by fertilizers hangars in Jorf lasfar Phosphate Hub.The first contribution is resumed to proposing two mixed integer programming models, a set of lower bounds and a variable neighborhood search for large instances. The second contribution is resumed to proposing two new mixed integer programming models to formulate the problem, a rolling horizon heuristic based on a mathematical model and a congestion dissipation strategy. In addition, we investigated a set of variable neighborhood search heuristics to solve industrial-based instances. The third contribution is about designing a decision support system (DSS) for fertilizers warehouse management. First, we proposed a mixed integer programming model for dynamic storage location assignment problem for bulk cargo. This model is the heart of our DSS. Several use cases were presented and tested to study the efficiency of our decision support system