Planification des opérations de cross-docking Prix Jeune Chercheur ROADEF 2014 Anne-Laure Ladier Sous la direction de Gülgün Alpan

Des défis logistiques Livrer plus vite, moins cher: tendre les flux? Stratégie de juste à temps Livrer plus vite, moins cher: tendre les flux? Anne-Laure Ladier | Planification des opérations de cross-docking | ROADEF 2014

Planning robuste pour les camions Contexte Planning du personnel Planning des camions Planning robuste pour les camions Conclusion Cross-docking Moins de 24h de stockage temporaire 1 couleur = 1 destination Mise à quai Déchargement Scan Transfert Chargement Départ On s’intéresse à la gestion des opérations, c’est-à-dire aux différents process… Anne-Laure Ladier | Planification des opérations de cross-docking | ROADEF 2014

Etat des lieux Littérature Industrie 125 articles Contexte Planning du personnel Planning des camions Planning robuste pour les camions Conclusion Etat des lieux Littérature 125 articles (Très) petit nombre de portes Fonction objectif variées Industrie 10 entreprises 50-150 portes Points les plus critiques Les problèmes traités dans la littérature sont peu en adéquation avec les problématiques principales des managers en entreprise. Durée totale, retard max, total stocké, stock max, coups de fourche, mvts de camions, congestion… Ressources internes Ponctualité des camions Anne-Laure Ladier | Planification des opérations de cross-docking | ROADEF 2014

Contexte Planning du personnel Planning des camions Planning robuste pour les camions Conclusion Problématique Proposer un outil d’aide à la décision pour le pilotage des opérations de cross-docking: Incluant la gestion des ressources humaines (planning du personnel) Robuste aux retards de camions (propager le moins possible les perturbations) Contexte Planning du personnel Planning des camions Planning robuste pour les camions Conclusion Anne-Laure Ladier | Planification des opérations de cross-docking | ROADEF 2014

Planning robuste pour les camions Contexte Planning du personnel Planning des camions Planning robuste pour les camions Conclusion Vue d’ensemble données Assurer un transbordement efficace Respecter les contraintes légales, d’équité, les compétences… Anne-Laure Ladier | Planification des opérations de cross-docking | ROADEF 2014

Planning robuste pour les camions Contexte Planning du personnel Planning des camions Planning robuste pour les camions Conclusion Planning du personnel Outil en production chez un prestataire logistique base de données module de prévision interface de gestion MILP1 MILP2 MILP3 Ladier, Alpan, Penz. Joint employee weekly timetabling and daily rostering: a decision-aid tool for a logistics platform. European Journal of Operations Research, 234 (1), 278-291, Avril 2014. Anne-Laure Ladier | Planification des opérations de cross-docking | ROADEF 2014

Planning robuste pour les camions Contexte Planning du personnel Planning des camions Planning robuste pour les camions Conclusion Vue d’ensemble données MILP1 MILP2 ? MILP3 Anne-Laure Ladier | Planification des opérations de cross-docking | ROADEF 2014

Planification des opérations Contexte Planning du personnel Planning des camions Planning robuste pour les camions Conclusion Planification des opérations Système de réservation: Minimiser Insatisfaction des transporteurs Nombre de palettes mises en stock 10h-12h 6h-8h 9h-12h 6h-7h 6h-9h 11h-12h 7h-10h ? Contre-exemple: palettes rouge du 1er camion à gauche => Nécessité de faire un compromis entre les souhaits des différents transporteurs Anne-Laure Ladier | Planification des opérations de cross-docking | ROADEF 2014

Planning robuste pour les camions Contexte Planning du personnel Planning des camions Planning robuste pour les camions Conclusion Programme linéaire Variables de décision Nombre d’unités transférées d’un point à un autre (stock inclus) Fenêtre de présence pour les camions min ( pénalité sur les fenêtres de tps en entrée + pénalité sur les fenêtres de tps en sortie + nb palettes mises en stock) Conservation du flot (par destination) Nb camions présents ≤ nb portes Les camions sortants partent pleins Capacité de transfert IP Cap transfert: lien avec partie employés En termes de temps d’exécution, … Anne-Laure Ladier | Planification des opérations de cross-docking | ROADEF 2014

Heuristiques (IP1) fixe le planning des camions d’entrée Contexte Planning du personnel Planning des camions Planning robuste pour les camions Conclusion Heuristiques (IP1) fixe le planning des camions d’entrée (IP2) fixe le planning des camions sortants H1 H2 (IP) à planning d’entrée fixé (IP) à planning de sortie fixé Ladier, Alpan, Scheduling truck arrivals and departures in a cross dock: earliness, tardiness and storage policies. International Conference on Industrial Engineering and Systems Management, octobre 2013. Anne-Laure Ladier | Planification des opérations de cross-docking | ROADEF 2014

Heuristiques H1 Tabu H2 (IP1) fixe le planning des camions d’entrée Contexte Planning du personnel Planning des camions Planning robuste pour les camions Conclusion Heuristiques (IP1) fixe le planning des camions d’entrée (IP) à planning d’entrée fixé H1 (IP2) fixe le planning des camions sortants (IP) à planning d’entrée fixé H2 Choix aléatoire du planning entrée/sortie (IP) à plan entrée/sortie fixé Tabu H1 H2 Tabu Ladier, Alpan, Scheduling truck arrivals and departures in a cross dock: earliness, tardiness and storage policies. International Conference on Industrial Engineering and Systems Management, octobre 2013. Anne-Laure Ladier | Planification des opérations de cross-docking | ROADEF 2014

Planning robuste pour les camions Contexte Planning du personnel Planning des camions Planning robuste pour les camions Conclusion Résultats Ecart à l’optimal ≤ 6% IP H1 H2 Anne-Laure Ladier | Planification des opérations de cross-docking | ROADEF 2014

Questions de recherche Contexte Planning du personnel Planning des camions Planning robuste pour les camions Conclusion Questions de recherche Pertinence de ce modèle au niveau métier? Comment le planning est-il affecté par des événements imprévus? Comment évaluer sa robustesse? Que changer dans les modèles pour les rendre plus robuste? IP H1 H2 Anne-Laure Ladier | Planification des opérations de cross-docking | ROADEF 2014

Contexte Planning du personnel Planning des camions Planning robuste pour les camions Conclusion Modèle de simulation Mettre en œuvre le planning + ajouter des imprévus Ex: 20% de camions en retard  distribution exponentielle de paramètre =10 min modèle de simulation FlexSim© Temps de transfert des palettes Heure d’arrivée des camions IP H1 H2 Temps de décharge-ment Ex: distr. triangulaire cv=0.1min Les données présentées ici sont celles utilisées pour obtenir les résultats qui vont être présentés dans la suite. Obtenues à partir des grilles de temps standard utilisées en industrie. Ladier, Greenwood, Alpan, Hales. Issues in the Complementary use of simulation and optimization modeling. Cahiers Leibniz n°211, Janvier 2014. Anne-Laure Ladier | Planification des opérations de cross-docking | ROADEF 2014

Mesurer la robustesse Mesure de la perturbation: Contexte Planning du personnel Planning des camions Planning robuste pour les camions Conclusion Mesurer la robustesse Mesure de la perturbation: Nombre de palettes en stock Déviation sur l’heure de mise à quai Déviation sur le temps passé à quai Indicateur de robustesse: Valeur de  tq 10% de cas hors-limites % hors-limite Valeur déterministe  Heure d’arrivée des camions Temps de transfert des palettes Ladier, Alpan, Greenwood. Robustness evaluation of an IP-based cross-docking schedule using discrete-event simulation. Industrial and Systems Engineering Research Conference, 2014. Temps de décharge- ment Anne-Laure Ladier | Planification des opérations de cross-docking | ROADEF 2014

Des modèles + robustes? Optimisation robuste Planification de projets Contexte Planning du personnel Planning des camions Planning robuste pour les camions Conclusion Des modèles + robustes? Optimisation robuste Approche générique Planification de projets Approche spécifique Tâches critiques  Camions critiques Minimax R1 Min objectif dans le pire cas Min R2 Min espérance de la déviation entre réalisé et attendu … Mobiliser les méthodologies d’optimisation robustes => approches génériques appliquées dans des domaines très variées. Mentionner la méthode de résolution. Méthodes de résolution Recherche tabou Anne-Laure Ladier | Planification des opérations de cross-docking | ROADEF 2014

Des modèles + robustes? Planification de projets Contexte Planning du personnel Planning des camions Planning robuste pour les camions Conclusion Des modèles + robustes? Planification de projets Approche spécifique Tâches critiques  Camions critiques Redondance des ressources Portes Redondance temporelle Périodes tampon Min nb de camions à quai en moyenne D3 Insérer buffers de longueurs égales T1 Planification de projets robustes Min nb portes utilisées à chaque période D4 Insérer buffers long. prop à nb successeurs T2 Recherche tabou Résolution avec (IP) ou (H1)/(H2) Post-traitement du résultat d’(IP) ou (H1)/(H2) Méthodes de résolution Min nb de camions critiques D5 Min écart-type des longueurs de buffer T3 Max  pondérée des longueurs de buffer T4 Anne-Laure Ladier | Planification des opérations de cross-docking | ROADEF 2014

Exemple de variante robuste Contexte Planning du personnel Planning des camions Planning robuste pour les camions Conclusion Exemple de variante robuste Min nb de camions critiques Nb camions arrivant à la période h Nb camions présents aux portes à h-1 Nb de portes Nb camions critiques Résoudre (IP) valeurs Résoudre le nouveau PL: … autres contraintes de (IP) Résoudre de façon lexicographique: on minimise le nombre de camions critiques sous contrainte que les valeurs des différents éléments de la fonction objectif d’origine restent inchangées Anne-Laure Ladier | Planification des opérations de cross-docking | ROADEF 2014

Des modèles + robustes? Optimisation robuste Planification de projets Contexte Planning du personnel Planning des camions Planning robuste pour les camions Conclusion Des modèles + robustes? Optimisation robuste Approche générique Planification de projets Approche spécifique Tâches critiques  Camions critiques Minimax R1 Min objectif dans le pire cas Min R2 Min espérance de la déviation entre réalisé et attendu … Redondance des ressources Portes Redondance temporelle Périodes tampon Min nb de camions à quai en moyenne D3 Insérer buffers de longueurs égales T1 Min nb portes utilisées à chaque période D4 Insérer buffers long. prop à nb successeurs T2 Recherche tabou Résolution avec (IP) ou (H1)/(H2) Post-traitement du résultat d’(IP) ou (H1)/(H2) Méthodes de résolution Min nb de camions critiques D5 Min écart-type des longueurs de buffer T3 Max  pondérée des longueurs de buffer T4 Anne-Laure Ladier | Planification des opérations de cross-docking | ROADEF 2014

Résultats Optimisation robuste . Redondance des ressources Contexte Planning du personnel Planning des camions Planning robuste pour les camions Conclusion Résultats Lorsqu’on fait varier: Optimisation robuste . Très peu d’amélioration sur l’heure d’arrivée Dégradation importante des autres critères => Inclure de nouveaux scénarios dans le modèle Redondance temporelle Redondance des ressources (D3) (D4) (D5) (R1) (R2) (T1) (T2) (T3) (T4) Minimax Min Anne-Laure Ladier | Planification des opérations de cross-docking | ROADEF 2014

Résultats Optimisation robuste . Redondance temporelle Contexte Planning du personnel Planning des camions Planning robuste pour les camions Conclusion Résultats Lorsqu’on fait varier: Optimisation robuste . Post-traitement: plus simple à mettre en œuvre et plus efficace que certaines résolutions PL Longueur des buffers à insérer dépend de la source de variabilité Redondance temporelle Redondance des ressources (D3) (D4) (D5) (R1) (R2) (T1) (T2) (T3) (T4) Insérer buffers de longueurs égales Min écart-type des longueurs de buffer Insérer buffers longueur prop à nb successeurs Max  pondérée des longueurs de buffer Anne-Laure Ladier | Planification des opérations de cross-docking | ROADEF 2014

Résultats Optimisation robuste . Redondance temporelle Contexte Planning du personnel Planning des camions Planning robuste pour les camions Conclusion Résultats Lorsqu’on fait varier: Optimisation robuste . Prévoir des portes redondantes est une bonne façon d’assurer la robustesse du planning Redondance temporelle Redondance des ressources (D3) (D4) (D5) (R1) (R2) (T1) (T2) (T3) (T4) Min nb de camions à quai en moyenne Min nb portes utilisées à chaque période Min nb de camions critiques Anne-Laure Ladier | Planification des opérations de cross-docking | ROADEF 2014

Planning robuste pour les camions Contexte Planning du personnel Planning des camions Planning robuste pour les camions Conclusion Conclusion MILP1 MILP2 IP* H1 H2 MILP3 Anne-Laure Ladier | Planification des opérations de cross-docking | ROADEF 2014

Planning robuste pour les camions Contexte Planning du personnel Planning des camions Planning robuste pour les camions Conclusion Conclusion Démarche de RO: Modélisation métier Résolution Validation Identifier les problématiques d’optimisation en cross-docking pertinentes pour l’industrie actuelle Traiter de façon intégrée les décisions opérationnelles identifiées comme clés Valider la pertinence du modèle au niveau métier en intégrant l’incertain Anne-Laure Ladier | Planification des opérations de cross-docking | ROADEF 2014

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Annexes IP* Vidéo de la simulation Diagramme de flux Algo de transfert de palettes Résultats / temps de transfert Résultats / arrivée des camions Planning des employés: principe Anne-Laure Ladier | Planification des opérations de cross-docking | ROADEF 2014

IP* Data Decision variables Anne-Laure Ladier | Planification des opérations de cross-docking | ROADEF 2014

IP* Anne-Laure Ladier | Planification des opérations de cross-docking | ROADEF 2014

Démonstration Anne-Laure Ladier | Planification des opérations de cross-docking | ROADEF 2014

Diagramme de flux Anne-Laure Ladier | Planification des opérations de cross-docking | ROADEF 2014

Algo de transfert de palettes Anne-Laure Ladier | Planification des opérations de cross-docking | ROADEF 2014

Résultats / temps de transfert Temps de transfert stochastique Anne-Laure Ladier | Planification des opérations de cross-docking | ROADEF 2014

Résultats / arrivée des camions Arrivée des camions en avance / en retard, suivant une loi exponentielle de paramètre d Ici: 60% en retard, 33% à l’heure, 7% en avance d Anne-Laure Ladier | Planification des opérations de cross-docking | ROADEF 2014

Résultats / arrivée des camions Arrivée des camions en avance / en retard, suivant une loi exponentielle de paramètre d d Donc on peut utiliser cette grandeur comme mesure de robustesse. Anne-Laure Ladier | Planification des opérations de cross-docking | ROADEF 2014

Planning des employés: principe Planning hebdo Planning du jour Nombre d’heures Jour Heures de début et fin par employé Une à deux semaines Horaires exacts Heure & plage horaire Affectation aux postes ¼ d’heure E. travaille 8 heures jeudi E. travaille de 9h à 17h jeudi E. est en prép. de 9h à 11h15, au filmage de 11h à 12h … Étape 1 Étape 2 Étape 3 Multi-objectif avec pondérations Anne-Laure Ladier | Planification des opérations de cross-docking | ROADEF 2014