Contribution to the optimization of loading and unloading of containers in the case of road and river transport
Contribution à l'optimisation du chargement et du déchargement des conteneurs dans le cas des transports routier et fluvial
Résumé
This work outlines the optimization of unproductive loading/unloading movements, called shiftings, in transport problems. in the first context, we introduce the shifting in the case of the traveling salesman problem. Our goal is to find a hamiltonian circuit that optimizes both distance and shifting costs. We propose a mathematical modeling of the problem, then we adapt the ant colony optimization metaheuristic in its sequential and parallel form to solve it. In the second context, we address the 3D container stowage planning problem of barges. This problem consists in finding the most suitable location of each container in the barge in order to facilitate its retrieval in the chronology of ports to be visited. Firstly, we introduce a mathematical modeling of the problem in the case of a single barge where different ports are of non-uniform operational costs. The main objective is to optimize the total shiftings fees, the longitudinal stability of the barge and the transverse one. Afterwards, we generalize our problem to the case of barge convoy systems. We first propose a suitable mathematical modeling, in which, we consider the multi-objective aspect by optimizing the total number of shiftings, the convoy stability and the number of the real-used barges in the convoy. In order to solve this new variant, we propose a novel adaptation of the multi-objective evolutionary algorithm NSGA-II (non-dominated sorting genetic algorithm-II) based on a set of heuristics introduced by the bin-packing problem resolution methods. The numerical results are evaluated using performance measures adapted to the problem.
Dans ce mémoire, nous nous intéressons à l’optimisation des mouvements improductifs de chargement/déchargement, appelés shiftings, dans les problèmes de transport. Dans le premier contexte,nous introduisons le problème de shifting dans le cas du voyageur de commerce. Notre objectif est de chercher un circuit hamiltonien qui optimise à la fois le coût distance et le coût shifting. Nous proposons une modélisation mathématique du problème, puis, nous adaptons la métaheuristique d’optimisation par colonies de fourmis sous sa forme séquentielle et parallèle pour le résoudre. Dans le deuxième contexte, nous abordons le problème d’optimisation des plans de chargement et d’arrimage des conteneurs dans des barges. Ce problème consiste à chercher l’emplacement le plus convenable de chaque conteneur dans les barges de façon à faciliter son déchargement dans la chronologie des ports à visiter. D'abord, nous introduisons une modélisation mathématique du problème dans le cas d’une seule barge ou différents ports du trajet ont des coûts shiftings non-uniformes. L’objectif est d’optimiser le coût total de shiftings, la stabilitélongitudinale de la barge et celle transversale. Ensuite, nous généralisons le problème au cas d’un système de convoi de barges. Nous proposons, d’abord, un modèle mathématique en nombres entiers, dans lequel, nous considérons l’aspect multi-objectif en optimisant le nombre de shiftings, la stabilité du convoi et le nombre de barges utilisées dans le convoi. Puis, nous adaptons la méthode nsga-II en se basant sur les heuristiques du problème de bin-packing.L'ensemble des résultats obtenus est évalué en utilisant des mesures de performances adaptées au problème.
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