Marc PIRLOT Faculté Polytechnique de Mons Séminaire MET 22/02/06 Aide multicritère au choix des revêtements routiers Théorie – Modèle de calcul Marc PIRLOT Faculté Polytechnique de Mons 20/09/2018

Le problème Problème: aide au choix d’un revêtement routier dans une situation donnée La décision doit tenir compte de critères liés notamment: au comportement des matériaux à l’environnement de la voirie au confort des usagers Aide pour qui? Pour les ingénieurs dirigeants

Stratégie Élaborer un modèle de décision au sein d’un groupe de travail Implémenter et distribuer un logiciel aux ingénieurs dirigeants Il s’agit d’aide au choix: le logiciel donne une ligne de conduite, mais on peut déroger si justification

Aide multicritère à la décision Ce n’est pas décider à la place du décideur! recommandation au décideur sur base d’une analyse du problème d’une analyse des objectifs, priorités, préférences du décideur Modèle de décision: permet de dire si A est préférable à B pour le décideur sur base des caractéristiques de A et B

Exemple: achat d’une voiture Subjectif ? Oui et non! Objectiver le subjectif en l’explicitant Exemple: achat d’une voiture Pas de sens de dire quelle est la meilleure voiture  dépend des priorités et besoins du décideur (l’acheteur)

Modèles et méthodes Type « somme pondérée » (utilité additive) Type « comparaisons par paire » des alternatives Comparaisons par paires exclues par le groupe de travail

La somme pondérée A -->>> (a1, a2, …, an) B -->>> (b1, b2, …, bn) Évaluations de A et B sur n critères si Conditions de validité !

Conditions de validité Exemple: taux de fissuration (après 20 ans) Zone d’intérêt: entre 0 et 15% Au-delà de 15%, c’est très mauvais Un écart de 5% entre 5 et 10% « vaut plus » qu’un écart de 5% entre 40 et 45% Échelle linéaire? Non  recoder

Poids des critères = taux de substitution (« tradeoffs ») Se méfier de phrases comme: « Le coût est 2 fois plus important que le taux de fissuration » En particulier: dépend des unités ! -->>> modèle d’utilité additive dépendant de la localisation du chantier

Modèle d’utilité additive L’utilité globale des alternatives dépend de la localisation et du contexte du chantier Par exemple: le critère bruit a un impact différent selon que le chantier est en ville ou dans une zone rurale Modèle d’utilité additive avec poids (tradeoffs) dépendant de la localisation

Étude multicritère Identifier le problème: aider les ingénieurs … le(s) décideur(s): « le MET » >>> organisation: groupe de travail dirigé par le directeur général; composition: MET: inspecteurs généraux et directeurs, attachés économiques Conseiller technique CRR: Olivier Pilate Conseillers « méthodes »: Faculté Polytechnique de Mons (Antonio Fiordaliso et Marc Pirlot)

3. Choisir un modèle: utilité additive avec poids contextuels 2. Identifier: Alternatives = revêtements Situations de chantier Critères 3. Choisir un modèle: utilité additive avec poids contextuels 4. Évaluer les alternatives sur les critères 5. Élaborer le modèle d’utilité additive sur base des évaluations 6. Valider le(s) modèle(s)

Alternatives 5 grands groupes de revêtements avec leur couche de roulement: 22 alternatives Enrobé ou béton Fondation liée ou non liée Sous-fondation Fond de coffre

Type de revêtement Couche de roulement Revêtement bitumineux (RBIT) BB-1, RMD, SMA, RMTO, RUMG, ED, Enduit superficiel, RBCF Revêtement bitumineux avec enrobé à module élevé (REME) RMD, SMA, RMTO, RUMG, ED Béton composite (BCOM) Dalles goujonnées (DG) Dénudé Bicouche Béton armé continu (BAC)

Situations de chantier Carrefour … Chemin de remembrement Parking RESI Exclusivement les routes de liaisons entre entités (vitesse  90 km/h) RGG Exclusivement les autoroutes et voies express (vitesse supérieure à 90 km/h) Voirie commerciale Voirie bordée par des magasins ou entreprises nécessitant un accès permanent Voirie industrielle Voirie locale Voirie urbaine

Autres paramètres du chantier Longueur du chantier (m) Trafic = nombre de véhicules commerciaux Présence d’impétrants Revêtement actuel Revêtement actuel des voiries adjacentes

Critères (attributs) Quantitatifs Coût Résistance à l’orniérage Adhérence Taux de fissuration Bruit

Qualitatifs Drainabilité Perturbations dues aux travaux Facilité pour la pose d’impétrants Adéquation revêtement/sections adjacentes Adéquation revêtement/emplacement voirie Entretien de la voirie: fréquence et difficulté Facilité de mise en œuvre en fonction du revêtement existant Sensibilité au gel

Une description précise de chaque attribut est nécessaire Par exemple: « Adéquation revêtement / emplacement de la voirie » « Ce critère considère la compatibilité entre le revêtement proposé et son emplacement, abstraction faite de la perturbation due aux travaux. Il intègre notamment le risque de plumage (arrachement de pierres), de poinçonnement (enfoncement sous charge statique) et de colmatage et d’évacuation de l’eau dans le cas des enrobés drainants. »

Évaluation Pour critères qualitatifs Par qui? Par des membres du groupe de travail agissant en tant qu’experts Échelle soumise: De 0 à 10 avec 3 points d’ancrage: par exemple pour « facilité pose impétrants »: 2 = Grande difficulté ; 5 = Faisabilité moyenne ; 8 = Grande facilité.

4 évaluateurs Les grands écarts d’évaluation (plus de 3 points) ont été discutés en groupe de travail

Construction d’utilités partielles Au cours de réunions du groupe: Déterminer les intervalles de variation pour chaque critère quantitatif Pour chaque attribut quantitatif: variante de la méthode SMART (ou direct rating) Pour les attributs qualitatifs: pas de modification Exemple: utilité partielle du taux de fissuration

Évaluation des tradeoffs Les taux de substitution dépendent de la situation des chantiers  situation de référence: RGG (routes principales et autoroutes) Méthode des jugements d’indifférence

Remarque importante : Pour répondre aux questions, il est nécessaire de faire abstraction des alternatives et de considérer un environnement « neutre ». De plus, les questions sont posées en supposant toutes autres choses égales par ailleurs. Résistance à l’orniérage « Quel prix suis-je prêt à payer pour passer d’une solution de profondeur d’ornière de 8 mm coûtant 10 EUR, à une solution de profondeur d’ornière de 4 mm ? » (10 EUR ; 8 mm) ~ (____________ ; 4 mm)

Commentaires: difficulté de poser des jugements d’indifférence Risque de « pollution » du jugement par la situation (p.ex. tradeoff du bruit par rapport au coût dépend fort de la situation)  situation de référence = « grandes routes » « Training » en groupe de travail avant évaluations à l’aide d’un formulaire Tradeoffs « modulés » pour les différentes situations à l’aide d’un vecteur de coefficients multiplicatifs (certains = 0 dans certaines situations)

Validation Une douzaine de cas bien connus: Par exemple: E411 Spécification du chantier (situation): Type de voirie: RGG Type de revêtement actuel: BAC Type de structure adjacente: BAC Longueur: 5000 m Largeur de bande de circulation: 3,50 m Présence d’impétrants: non Nombre de véhicules commerciaux par jour et voie de circulation: 5280 Nombre de jours ouvrés: 365

Discussion: le rangement des alternatives obtenu avec le modèle est-il en accord avec l’expérience des experts? Sur l’exemple: OK Si un comportement anormal est détecté:  ajustement des tradeoffs (principalement) Discussion d’une douzaine de cas typiques au cours de réunions du groupe de travail

Implémentation Dans le langage Java Base de données contient: liste des alternatives, liste des situations évaluation des alternatives sur les attributs vecteurs de tradeoffs vecteurs de coefficients multiplicatifs pour adapter les tradeoffs aux situations Appel au module de dimensionnement pour calculer les taux de fissuration

L’interface est conçue pour aider l’ingénieur responsable L’utilisateur peut modifier les tradeoffs mais pas les évaluations Il doit justifier les décisions qui ne sont pas prises sur la base des tradeoffs « officiels » Le programme sera distribué sur un CD; il sera utilisé localement par l’ingénieur-responsable Pour la maintenance de la base de données, il pourrait être jugé préférable de placer le logiciel sur un serveur central auquel les ingénieurs se connecteraient: pas implémenté.

Conclusion Construire un tel modèle est un processus long (3 ans, implémentation incluse) Reste à distribuer et faire valider le logiciel par les utilisateurs finaux Un souci pour le futur: la maintenance du logiciel et de sa base de données d’évaluations