MODELIS : des solutions innovantes pour la logistique, la production et les services

Optimiser les trajets des véhicules de livraison, le fonctionnement d’une usine ou les plannings des personnels d’un hôpital… Ce sont quelques-uns des sujets sur lesquels se penche l’équipe MODELIS  (1) du Laboratoire des Sciences du Numérique de Nantes (LS2N), qui associe IMT Atlantique et Nantes Université. Forte d’une quinzaine d’enseignants-chercheurs et d’une vingtaine de doctorants ou « post-docs », MODELIS travaille en effet sur l’optimisation des systèmes de production, des chaînes logistiques et des réseaux de transports. Or ces dispositifs sont à la fois complexes (parce qu’ils peuvent concerner des produits différents, comporter plusieurs échelons ou recourir à des modes de transport variés - le tout avec des contraintes liées notamment aux métiers), mais font aussi une large place à l’incertain - les données peuvent être incomplètes ou altérées, les aléas fréquents, l’organisation du travail flexible…
« Nous cherchons à lever les verrous technologiques sur des problèmes jusqu’à présent mal résolus ou pour lesquels il n'existe pas encore de méthode de résolution », indique Fabien Lehuédé, un des enseignants-chercheurs de l’équipe.

Fabien Lehuédé et Olivier Péton enseignants-chercheurs à IMT Atlantique qui travaillent sur le projet Décarbomile.

Expertise théorique et connaissance du métier

Pour cela, MODELIS utilise deux types d’outils : les mathématiques discrètes, afin de modéliser les problèmes et d’étudier leurs propriétés, et l’informatique, pour élaborer des algorithmes d’optimisation. « L’objectif est de créer des algorithmes intelligents, capables de trouver les solutions les plus pertinentes lorsqu’il en existe un très grand nombre - comme lorsqu’un GPS choisit entre des milliers d’itinéraires possibles », poursuit Fabien Lehuédé. Une démarche qui suppose, outre une forte expertise théorique, une bonne compréhension des enjeux liés au métier de l’entreprise.
L’approvisionnement des supermarchés à l’échelle de la France offre un bon exemple des difficultés rencontrées. Les responsables doivent prendre une multitude de décisions stratégiques - avec souvent des choix en cascade : faut-il créer des entrepôts régionaux, et où les installer ? Une plateforme est-elle nécessaire ? Est-il possible de s’associer avec d’autres entreprises, et lesquelles ? Où installer un hub en centre-ville, et pour desservir quel périmètre ? Faut-il recourir au ferroutage ou au transport par camion - sachant que celui-ci est déjà banni de certaines agglomérations par la réglementation sur les ZFE et les ZTL (2) ? Une partie du trajet peut-elle être effectuée par des vélos-cargos ? « Notre travail consiste d’abord à définir quelle méthode peut donner une solution acceptable, explique Fabien Lehuédé. Ensuite, une des pistes consiste à élaborer une combinatoire de décisions, en tenant compte de différents paramètres - coût, émissions de CO2, horaires de fonctionnement… »

Projet Decarbomile : la « logistique (verte) du dernier kilomètre »

L’équipe MODELIS participe notamment à Decarbomile, un vaste projet européen lancé en septembre 2022 pour une durée de 4 ans. Decarbomile vise à élaborer des solutions pour une logistique urbaine durable et pour la « livraison du dernier kilomètre » décarbonée. Un sujet qui concerne les supermarchés, mais aussi les chantiers de construction, les petits commerces et tous les acteurs de la vie de la ville. Parmi les questions à traiter, le design d’un réseau multimodal, l’emplacement des micro-hubs, la conception d’outils d’optimisation…  
Doté dans un premier temps d’une enveloppe de 9,6 millions d’euros, Decarbomile mobilise 4 agglomérations-laboratoires (Hambourg, Istanbul, Logrono en Espagne et Nantes) et quatre « satellites » : Gand (Belgique), Getafe (Espagne), Tallinn (Estonie) et Sarajevo en Bosnie-Herzégvine. Chacune d’elles réunit tous les acteurs de son territoire - et notamment les industriels - pour les inviter à collaborer sur des cas concrets. Les participants pourront utiliser une plateforme numérique commune, ainsi que des outils informatiques et des objets connectés, le tout devant déboucher sur la création de démonstrateurs. En tout, 31 partenaires de 11 pays sont associés au projet : grands groupes (Migros, La Poste…), PME, centres de recherche…  
Decarbomile pourra revêtir des formes diverses. A Hambourg, DHL prévoit ainsi de tester la livraison à l’aide de barges électriques sur la Martin River. Ailleurs, des « casiers intelligents » seront expérimentés. A Nantes, l’objectif est de réduire la pollution, de tester des formules collaboratives de micro-hubs urbains avec « cargo-bikes », et éventuellement d’utiliser les dépôts de bus et trams de la TAN (transports en commun nantais). « Ce sont des modèles de fonctionnement qu’il faut repenser, souligne Fabien Lehuédé. Or aujourd’hui, de multiples paramètres interviennent. Une ville qui veut créer un hub se heurte à de nombreux problèmes, car cela implique la présence d’un gros camion chaque jour ; les considérations environnementales pèsent lourd ; et les électeurs ont aussi leur mot à dire… D’où la complexité de la prise de décision. »
Dans ce contexte, la contribution de l’équipe MODELIS porte sur deux points. D’abord, la création, en lien avec un éditeur de logiciels italien, d’un outil de conception de réseau urbain pour implanter les hubs et les consignes - un logiciel qui pourrait être utilisé à Nantes. Les chercheurs nantais planchent aussi sur la réalisation d’un jumeau numérique de la ville, intégrant diverses simulations des flux logistiques et des algorithmes d’optimisation.
« Au final, l’objectif est de faire « fonctionner » la ville de façon optimisée, par exemple en améliorant les solutions existantes et en les rendant interopérables, assure Fabien Lehuédé. Pour l’heure, le projet Decarbomile n’en est qu’au début. Il est trop tôt pour formuler des recommandations sur telle ou telle solution. Mais une chose est sûre : la collaboration de toutes les parties prenantes est primordiale, à l’intérieur des villes comme à l’extérieur…

(1) Modélisation, Optimisation et Décision pour la Logistique, l’Industrie et les Services.
(2) Zones à faibles émissions et Zones à trafic limité.