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La tournée de véhicules optimale : Moins de coûts, mieux pour l’environnement

Au meilleur coût et au moindre impact environnemental : Telle est l’équation optimale pour les opérateurs qui font tourner des flottes de véhicules professionnelles. C’est un objectif-clé pour la performance économique d’une entreprise et aussi un enjeu majeur pour le développement durable. Au sein de l'institut Carnot UT, l’équipe de recherche du LOSI (Laboratoire d'Optimisation des Systèmes Industriels) de l'Institut Charles Delaunay (FRE CNRS 2848) développe depuis 10 ans des modèles et méthodes de calcul pour optimiser les systèmes logistiques. Elle consacre en particulier un effort important à l’optimisation de tournées de véhicules. Ses travaux permettent aux opérateurs de faire des économies de 15% sur les tournées des véhicules.

Les coûts logistiques représentent 8 à 15% des coûts totaux des entreprises industrielles et on estime qu'un point de gagné sur ce poste représente entre un quart et un tiers de marge supplémentaire. Pour la France, les seuls coûts de transport représentent 80 milliards d'euros soit 5% du PIB. Par ailleurs le transport, notamment routier, contribue pour 30% à l'émission de gaz à effet de serre.
Dans un problème de tournées de véhicules, on doit visiter des clients répartis dans un réseau pour livrer ou collecter des marchandises, à l'aide de véhicules de capacité limitée. Le but est de déterminer le circuit suivi par un véhicule (sa tournée), pour minimiser une mesure d'efficacité comme la distance totale parcourue ou le temps de conduite. Ces problèmes ont de nombreuses applications. On pense évidemment à la distribution (supermarchés, stations-service) et de collecte (lait, déchets) mais on les trouve aussi de plus en plus dans les services (relevé de compteurs, soins à domicile, livraisons de repas, blanchisserie industrielle).

La difficulté de trouver une solution optimale vient du nombre énorme de possibilités. Pour 12 clients, il existe plus de 479 millions de tournées possibles. Des logiciels commerciaux sont bien disponibles, mais ils ne peuvent gérer qu'un nombre limité de contraintes et ils sont limités à des horizons de planification courts (une journée à quelques jours).

L'institut Carnot UT collabore activement avec des PME et collectivités locales, notamment via plusieurs thèses en convention CIFRE. Avec le transporteur aubois TCP, il s'agit d'optimiser les tournées pour une grosse plate-forme logistique. Le calcul est compliqué par des fenêtres horaires et la présence simultanée de colis à livrer et à ramasser dans la même tournée. Selon les secteurs, le coût des tournées a déjà été réduit de 7 à 15%. Un partenariat récent avec le groupe COPAM, spécialisé en alimentation animale, nous conduit à élaborer un plan de production sur plusieurs jours et un plan de distribution associé. Jour par jour, il faut déterminer les lots d'aliments à fabriquer et les tournées de livraison aux éleveurs, en présence de nombreuses contraintes et en évitant toute rupture de stock chez les clients.

Le LOSI participe également à un thème transversal de l'institut Carnot UT, la maîtrise des risques. En particulier, nos chercheurs travaillent actuellement sur le transport de matières dangereuses, qui soulève des difficultés spécifiques : Par exemple un client qui commande deux produits chimiques incompatibles ne peut pas être livré par un seul camion : deux tournées devront le visiter. Un autre problème de tournées original est en cours d'étude pour une jeune société qui développe des logiciels pour les banques et les transporteurs de fonds. L'objectif est de calculer des tournées qui soient à la fois économiques et qui améliorent la sécurité des convoyeurs.

La collecte des déchets représente une autre application très prometteuse. Ainsi, le LOSI a développé un arsenal de modèles et méthodes pour l'optimisation de la collecte de déchets ménagers, dans le cadre d'un projet régional. Les tournées doivent traiter toutes les rues, dans un milieu urbain qui complique les calculs à cause des sens uniques et des interdictions de tourner. La collecte doit être planifiée sur plusieurs mois, avec des contraintes de fréquence pour chaque rue, par exemple tous les jours en centre-ville, deux fois par jour en banlieue, une fois par semaine dans les hameaux proches. Dans le cas de la collecte sélective en vue du recyclage, la partie logistique représente typiquement 40% des coûts, à cause de la faible valeur intrinsèque des produits transportés. Là encore l'optimisation de la logistique à un impact important sur le développement durable.

Outre la collecte de déchets, les méthodes élaborées par le LOSI s'appliquent à tous les problèmes où les tâches à effectuer concernent des tronçons de rues ou de routes : déneigement, salage de routes, nettoyage de la voirie, fauchage, relevé de compteurs, distribution du courrier.

En conclusion, les problèmes de tournées de véhicules sont très diversifiés et apparaissent dans des contextes parfois inattendus. Outre les gains financiers qui peuvent être répercutés immédiatement sur les coûts des produits, l'optimisation contribue au développement durable. En effet, la réduction du nombre de kilomètres parcourus et du temps de conduite entraîne une réduction de la consommation de ressources pétrolières non renouvelables et de la production de gaz à effet de serre, mais aussi du temps d'occupation du domaine routier et de nuisances comme le bruit. L'optimisation des tournées de véhicules et du transport en général contribue donc à une société plus verte.

Qui sont les Carnot ?
Les instituts Carnot constituent un réseau pluridisciplinaire (plus de 13000 professionnels de la recherche et 7000 doctorants) qui a pour mission de développer les partenariats de recherche avec les acteurs socio-économiques (grands groupes, PME, collectivités territoriales) et de favoriser les transferts de technologies. Les instituts Carnot se sont structurés pour apporter des solutions performantes et adaptées aux besoins d'innovation de leurs partenaires, fondées sur un haut niveau scientifique, l'anticipation et la prise en compte des besoins des marchés.

Christian Prins, directeur du LOSI