Les métaheuristiques et leurs applications Les ingénieurs, les économistes, les décideurs se heurtent quotidiennement, quel que soit leur secteur d'activité, à des problèmes d'optimisation. Il peut s'agir de minimiser un coût de production, d'
Ouvrage destiné aux industriels et aux décideurs ayant à résoudre des problèmes complexes d'aide à la décision. Répertorie des méthodes d'efficacité éprouvée et présente de nombreux exemples didactiques.
Dans l’industrie, l’automaticien doit concevoir une loi de commande unique pour satisfaire un cahier des charges complexe sur un grand nombre de systèmes. Pour cela, en fonction de son expérience, il emploie un processus itératif chronophage basé sur le réglage et l’expérimentation (ou la simulation). Il s’agit de la phase d’essai-erreur. Dans cet ouvrage, une méthodologie de synthèse des correcteurs des asservissements plus efficace et moins coûteuse est développée. Les problèmes de commande robuste sont reformulés pour l’optimisation stochastique à travers la synthèse des correcteurs structurés à partir de problématiques de type H?, ?-synthèse ou encore synthèse LPV. L’intérêt de l’approche formulée réside dans sa flexibilité et la prise en compte de contraintes « exotiques » complexes. Une méthode originale de synthèse de correcteurs structurés et robustes vis-à-vis d’exigences de haut niveau de forme quelconque est proposée sur la base d’algorithmes évolutionnaires très performants et compétitifs. Cette méthodologie donne lieu à la mise en oeuvre d’un outil numérique de synthèse de correcteur. La validation de ces...
Les métaheuristiques et leurs applications. Les ingénieurs, les économistes, les décideurs se heurtent quotidiennement, quel que soit leur secteur d'activité, à des problèmes d'optimisation. Il peut s'agir de minimiser un coût de production, d'optimiser le parcours d'un véhicule ou le rendement d'un portefeuille boursier, de rationaliser l'utilisation de ressources, d'améliorer les performances d'un circuit électronique, de fournir une aide à la décision à des managers, etc. Cet ouvrage présente une famille de techniques d'optimisation, appelées "métaheuristiques", adaptées à la résolution de problèmes pour lesquels il est difficile de trouver un optimum global ou de bons optimums locaux par des méthodes plus classiques. Un ouvrage de référence illustré d'études de cas La première partie de l'ouvrage présente les principales métaheuristiques : recuit simulé, recherche avec tabous, recherche à voisinages variables, méthode GRASP, algorithmes évolutionnaires, fourmis artificielles et essaims particulaires. La deuxième partie décrit différentes variantes et extensions de ces méthodes, ainsi que de nouvelles voies de recherche. Y sont également...
Les métaheuristiques et leurs applications. Les ingénieurs, les économistes, les décideurs se heurtent quotidiennement, quel que soit leur secteur d'activité, à des problèmes d'optimisation. Il peut s'agir de minimiser un coût de production, d'optimiser le parcours d'un véhicule ou le rendement d'un portefeuille boursier, de rationaliser l'utilisation de ressources, d'améliorer les performances d'un circuit électronique, de fournir une aide à la décision à des managers, etc. Cet ouvrage présente une famille de techniques d'optimisation, appelées "métaheuristiques", adaptées à la résolution de problèmes pour lesquels il est difficile de trouver un optimum global ou de bons optimums locaux par des méthodes plus classiques. Un ouvrage de référence illustré d'études de cas La première partie de l'ouvrage présente les principales métaheuristiques : recuit simulé, recherche avec tabous, algorithmes évolutionnaires et algorithmes génétiques, colonies de fourmis. La deuxième partie décrit différentes variantes et extensions de ces méthodes, ainsi que de nouvelles voies de recherche. Y sont également proposés des conseils méthodologiques : techniques ...
Pour assurer une production de biens de qualité, de manière fiable et dans des délais maîtrisés, les organisations ont besoin d’outils d'exécution optimale de tâches tels que l’ordonnancement. Le succès des méthodologies de résolution des problèmes d’ordonnancement de production basées sur les métaheuristiques s’explique par leur capacité à fournir des solutions proches de l’optimum, dans des temps raisonnables. Cet ouvrage se consacre, dans un premier temps, aux métaheuristiques appliquées aux problèmes d’ordonnancement multicritère, qui sont des cas particuliers des problèmes d’optimisation combinatoire multicritère, généralement NP-difficiles. Puis, il s’intéresse aux préoccupations d’ordonnancement dans le secteur du transport qui suscitent également de multiples problèmes d’optimisation. Deux grands domaines d’application se distinguent, celui des systèmes de transport et celui des ressources de transport intervenant dans un atelier.
Pour assurer une production de biens de qualité, de manière fiable et dans des délais maîtrisés, les organisations ont besoin d’outils d'exécution optimale de tâches tels que l’ordonnancement. Le succès des méthodologies de résolution des problèmes d’ordonnancement de production basées sur les métaheuristiques s’explique par leur capacité à fournir des solutions proches de l’optimum, dans des temps raisonnables. Cet ouvrage présente des exemples concrets d’applications des métaheuristiques pour la résolution des problèmes d’ordonnancement monocritère. Il expose notamment différents cas de problèmes de type flowshop, les job-shops flexibles, la production sur machines parallèles ou le problème d’ordonnancement avec des pénalités d’avance et de retard.
Les métaheuristiques sont utilisées pour résoudre des problèmes d’optimisation complexes, à chaque fois que l'on veut identifier, avec un temps de calcul raisonnable, des solutions efficaces. Il s’agit donc d’une approche pragmatique, qui a des sources d'inspiration multiples. La série Les métaheuristiques a pour objectif d'étendre leur champ d’application, en proposant des approches transversales du domaine, des études centrées sur des applications spécifiques ou encore des analyses consacrées à des familles de métaheuristiques particulières. Les métaheuristiques d'optimisation procèdent à un « tirage au hasard » pour effectuer certains choix ou appliquer certaines règles, pour cela elles doivent faire appel à un ou plusieurs générateurs de nombres aléatoires (GNA). De nombreux types de GNA existent, de l'aléatoire vrai jusqu'au codé simple. Ils peuvent être manipulés pour produire des distributions spécifiques. Les performances d'un algorithme dépendent du GNA utilisé. Cet ouvrage s'intéresse à la comparaison d'optimiseurs, il définit une approche effort-résultat d'où peuvent être dérivés tous les critères classiques (médiane,...
Les métaheuristiques sont utilisées pour résoudre des problèmes d’optimisation complexes, à chaque fois que l'on veut identifier, avec un temps de calcul raisonnable, des solutions efficaces. Il s’agit donc d’une approche pragmatique, qui a des sources d'inspiration multiples. La série Les métaheuristiques a pour objectif d'étendre leur champ d’application, en proposant des approches transversales du domaine, des études centrées sur des applications spécifiques ou encore des analyses consacrées à des familles de métaheuristiques particulières. De par leur diversité et leur difficulté, les problèmes logistiques sont, pour la recherche opérationnelle, un sujet d’étude à l’intérêt constamment renouvelé. Alors que les mathématiques semblent à court d’arguments pour les résoudre, une famille de méthodes appelées métaheuristiques permet d’apporter des réponses en proposant une approche à la fois flexible, robuste et efficace. Pour illustrer ces méthodes, ce livre s’appuie sur l’étude de nombreux problèmes logistiques concrets : voyageur de commerce, sac-à-dos, ordonnancement, planification, localisation… Ces problèmes, aussi...
Métaheuristiques pour la robotique est consacré aux métaheuristiques d’optimisation et à leurs applications aux problèmes de génération de trajectoire et de contrôle-commande en robotique. En reformulant les problèmes à résoudre en simples problèmes d’optimisation, cet ouvrage examine la façon d’obtenir des résultats efficaces et performants au moyen de métaheuristiques, sans faire appel à un échantillonnage extensif de l’espace de recherche des solutions admissibles. Au travers d’exemples concrets et d’études de cas, relevant plus particulièrement de la robotique d’assistance, ce livre expose les éléments essentiels nécessaires pour reformuler les lois de commandes en données concrètes d’optimisation, plus faciles à gérer et à manipuler. Les approches de résolution ainsi que les résultats obtenus sont décrits en détail afin de donner une idée aussi claire que possible des métaheuristiques et de leurs performances dans le domaine de la robotique.
Le système de santé a connu des transformations profondes ses dernières années suite à de nombreuses réformes visant la réduction des coûts de la santé et la rationalisation des activités de soins. A cet effet, les managers du secteur de la santé ont orienté leurs efforts vers un contrôle plus efficace des coûts tout en essayant de maintenir une qualité des processus et des services vers le patient. Dans les hôpitaux par exemple, le coût des activités logistiques représente entre 30 % et 45 % du budget opérationnel. Dans ce contexte, plusieurs problématiques relatives au management des flux, des systèmes d’information, de l’innovation et des compétences se posent aux praticiens et chercheurs de la supply chain. Ces différentes questions seront étudiées et analysées dans une perspective théorique et empirique à travers des cas réels du supply chain management de la santé en France, au Canada et en Suisse (hôpital, pharmacie, unités de soins, parcours ambulatoire, services pré-hospitalier, etc.). Le chapitre introductif et les vingt-et-un chapitres de l’ouvrage visent à : intégrer de manière originale les concepts de la supply chain et du...
La 4e de couv. indique : "Pour assurer une production de biens de qualité, de manière fiable et dans des délais maîtrisés, les organisations ont besoin d’outils d'exécution optimale de tâches tels que l’ordonnancement. Le succès des méthodologies de résolution des problèmes d’ordonnancement de production basées sur les métaheuristiques s’explique par leur capacité à fournir des solutions proches de l’optimum, dans des temps raisonnables. Cet ouvrage se consacre, dans un premier temps, aux métaheuristiques appliquées aux problèmes d’ordonnancement multicritère, qui sont des cas particuliers des problèmes d’optimisation combinatoire multicritère, généralement NP-difficiles. Puis, il s’intéresse aux préoccupations d’ordonnancement dans le secteur du transport qui suscitent également de multiples problèmes d’optimisation. Deux grands domaines d’application se distinguent, celui des systèmes de transport et celui des ressources de transport intervenant dans un atelier."
La 4e de couverture indique : "Optimisation en sciences de l’ingénieur présente les méthodes d’optimisation utilisées dans les domaines de la programmation évolutionnaire, des problèmes à critère stochastique et de la décision assistée par ordinateur. Dans le cas des problèmes incertains ou mal définis, éventuellement soumis à des perturbations aléatoires ou pour lesquels la recherche de solution risque de tomber sur l’explosion combinatoire, les méthodes exactes s’avèrent le plus souvent inexploitables dans un temps raisonnable. Les algorithmes décrits dans ce volume permettent de résoudre les problèmes rapidement. Illustré d’exemples sur les méthodes proposées, cet ouvrage précise également les champs d’applications possibles des algorithmes concernés."
L'optimisation offre la possibilité, dans de nombreux domaines, d'améliorer les performances d'unsystème donné, qu'il soit physique ou mathématique. Depuis quelques décennies, les méthodesd'optimisation metaheuristiques ont fait leurs preuves, notamment dans le domaine de la mécanique.Du grec meta signifiant "un niveau au dessus", les metaheuristiques permettent de s'affranchir ducalcul des sensibilités souvent problématique quant à la résolution de problèmes d'optimisationcomplexes et/ou NP difficiles. En outre, elles ont la capacité à analyser simultanément l'ensemble dudomaine des solutions, ce qui leur permet converger efficacement vers l'optimum global de la fonctionobjectif considérée. Notre travail propose le développement d'une nouvelle méthode metaheuristiqueintelligente, basée conjointement sur l'algorithme d'optimisation par essaim particulaire PSO, etl'algorithme PageRank développé par MM. Brin et Page, et utilisé par le moteur de rechercheGoogle. Cet algorithme, appelé Inverse-PageRank-PSO (I-PR-PSO), a été validé sur un benchmarkde fonctions mathématiques, puis en optimisation contrainte sur des treillis mécaniques. Interfacéeavec...
L'Optimisation par Essaims Particulaires (OEP) ou Particle Swarm Optimization (PSO) est une heuristique non spécifique, au même titre que, par exemple, les algorithmes évolutionnaires, la recherche avec tabous ou les colonies de fourmis. Son domaine de prédilection depuis sa naissance en 1995 est l'optimisation numérique hétérogène continue-discrète fortement non linéaire. À ce titre elle est utilisée un peu partout dans le monde. Sa rapidité de convergence en fait aussi un outil privilégié en optimisation dynamique. Premier ouvrage en français entièrement consacré à l'OEP, L'optimisation par essaims particulaires explique les principes de base, en particulier les concepts de particule, de lien d'information, de mémoire et de coopération. Partant d'une version paramétrique très simple mais déjà efficace, codable en quelques lignes, il montre comment l'enrichir progressivement pour aboutir à une version entièrement adaptative. Tous les programmes sources sont soit inclus dans l'ouvrage (pour les plus courts) soit librement disponibles en téléchargement.
Cet ouvrage didactique dresse un panorama complet de la Recherche Opérationnelle. Ce tome 1 aborde les principales méthodes d’optimisation. Conçu comme un cours, avec illustrations, exercices résolus et applications, il s’adresse aux étudiants de licence et de mastère des établissements supérieurs, universités et grandes écoles : ingénieurs civils, ingénieurs de gestion, mathématiciens, informaticiens, économistes.
BIEN QUE LES METAHEURISTIQUES SOIENT CONSIDEREES AUJOURD'HUI COMME UN OUTIL PUISSANT POUR AIDER A RESOUDRE DES PROBLEMES D'OPTIMISATION, NOUS NE SAVONS NI PREDIRE L'EFFICACITE DE TELLE METAHEURISTIQUE SUR TEL PROBLEME, VOIRE MEME TELLE INSTANCE, NI EXPLIQUER LE FONCTIONNEMENT D'UNE TELLE METHODE. DANS LES SCIENCES, META(-) SERT A CONSTRUIRE DES NEOLOGISMES SIGNIFIANT CE QUI DEPASSE OU BIEN CE QUI ENGLOBE. LES METAHEURISTIQUES ONT SOUVENT ETE PRESENTEES COMME HEURISTIQUES UTILISANT D'AUTRES HEURISTIQUES. CE CADRE TROP GENERAL CREE DES CONFUSIONS ET NE PERMET PAS D'ETABLIR DES LIMITES CLAIRES AUX DOMAINES D'ETUDE. INITIALEMENT, IL Y AVAIT PEU DE METHODES POUVANT ETRE CONSIDEREES COMME METAHEURISTIQUES (PRINCIPALEMENT LE RECUIT SIMULE ET LA RECHERCHE TABOU), PUIS SONT APPARUES TRES RAPIDEMENT DE NOMBREUSES METHODES SE RECLAMANT DE CE VOCABLE. CERTAINES SONT TOUT A FAIT DES METAHEURISTIQUES, D'AUTRES SONT AU PLUS DES TECHNIQUES DE RECHERCHE LOCALE. IL NOUS SEMBLE ALORS QU'IL DEVIENT NECESSAIRE DE RESTREINDRE, C'EST-A-DIRE DEFINIR PLUS FORMELLEMENT, CE QUE REPRESENTE LE TERME METAHEURISTIQUE. L'OBJECTIF DE CETTE THESE EST D'APPORTER DES CONNAISSANCES AFIN DE CONTRIBUTER A L'ELABORATION ...
Contains the state-of-the-art terminology of AI, giving over 3500 terms in English, French, German, Spanish and Italian - including expert systems, neural networks, logic, voice recognition and synthesis, and natural language processing.
L'intelligence artificielle constitue l'un des fondements de l'informatique contemporaine et joue un rôle fondamental dans de très nombreuses applications. Cet ouvrage présente l'ensemble des bases du domaine, comme la représentation de connaissances et l'inférence logique, le traitement d'informations incertaines, les méthodes de recherche, ainsi que les techniques d'apprentissage automatique. A la différence d'autres ouvrages plus théoriques, ce manuel se veut délibérément pratique et présente l'intelligence artificielle dans le cadre de son application à la résolution de problèmes réels. Afin d'offrir une compréhension optimale de la matière, des applications et de nombreux exercices de programmation résolus sont présentés dans leur intégralité. Ceux-ci permettent au lecteur d'appréhender les mécanismes principaux de la discipline afin qu'il puisse les adapter à ses propres besoins. L'ouvrage est ainsi particulièrement indiqué aux étudiants de dernière année de Bachelor et de Master, ainsi qu'à tous ceux souhaitant s'initier à l'intelligence artificielle.
La gestion des stocks participe de manière significative à la performance d’une entreprise. Mais une bonne gestion n’est pas forcément synonyme de stocks minimums ; il s’agit au contraire d’optimiser leur dimensionnement et leur utilisation au gré de la stratégie de l’entreprise et de ses contraintes opérationnelles. Les entreprises d’aujourd’hui sont confrontées à une volatilité croissante de la demande et une diversification indispensable de leurs produits. La gestion des stocks doit désormais prendre en compte un grand nombre de données et de paramètres, et nécessite donc des modélisations mathématiques et des outils analytiques de plus en plus sophistiqués. S’appuyant sur des problématiques réelles, cet ouvrage détaille les nouvelles méthodologies qualitatives et quantitatives permettant d’optimiser la gestion des stocks. Des données nécessaires aux spécificités de ces méthodologies, en passant par les outils analytiques appropriés, leur utilisation pour créer de la valeur et des études de cas concrets, il permettra aux entreprises d’adapter efficacement leur gestion des stocks aux nécessités d’aujourd’hui.
Aménager les usages de l’espace marin pour réduire les tensions entre les activités humaines et la santé des écosystèmes marins, telle est la promesse de la planification spatiale marine. Le défi est d’ampleur tant les océans cristallisent aujourd’hui des intérêts toujours plus nombreux, variés et complexes, au carrefour d’enjeux de conservation de la biodiversité, de régulation du changement climatique, de développement économique et de sécurité alimentaire. S’inscrivant dans le champ des sciences de la durabilité, cet ouvrage vise à explorer de manière interdisciplinaire les opportunités et les limites de la planification spatiale marine, actuellement développée dans des pays du Nord, dans de possibles déclinaisons tropicales, plus particulièrement au Brésil, au Sénégal et au Cabo Verde. Face à un océan commun, les communautés d’acteurs doivent transcender les regards disciplinaires (partie 1 de cet ouvrage) et faire converger intelligences et connaissances pour avancer vers un but commun de durabilité. Le développement de cette intelligence collective dans les recherches sur les écosystèmes marins tropicaux se positionne dans le...
De l’intelligence artificielle au véhicule autonome et connecté présente les développements récents des systèmes embarqués d’aide à la conduite automobile (ADAS), contribuant à terme à équiper les véhicules autonomes et connectés de demain. Avec le développement de la mobilité automatisée, il devient nécessaire de concevoir un certain nombre de modules (perception, décision, action) qui, à partir des données produites par des sources d’information embarquées ou distantes, vont permettre de construire un système complet de conduite automatisée. Après avoir présenté un état de l’art des techniques de l’IA et leurs applications potentielles dans le domaine du véhicule autonome, l’ouvrage examine les systèmes de perception privilégiant les capteurs visuels, le module de décision ainsi que le prototypage, le test et l’évaluation des systèmes ADAS pour une implémentation effective sur le véhicule autonome et connecté. Les systèmes coopératifs, un cas d’usage de détection du piéton ainsi que les enjeux juridiques de l’utilisation en milieux ouverts des véhicules autonomes sont également étudiés.
La transformation digitale est une impérieuse nécessité pour toutes les entreprises, mais comment la piloter pour qu'elle soit efficace ? Beaucoup de grandes sociétés constatent qu'elles ont les données, les clients, les moyens et les talents, mais que malgré tout leurs innovations ont moins d'impact sur le marché que celles de start-up ayant beaucoup moins de moyens. Ce livre présente trois concepts qui répondent à ces interrogations : - Un système d'information ouvert, capable de s'interfacer avec des partenaires extérieurs et d'évoluer en permanence, - la mise en place en interne d'une "usine logicielle" (software factory) qui intègre les méthodes agiles, une approche orientée client et la pratique du déploiement continu, - l'émergence d'une culture favorable au logiciel dans l'entreprise : tout le monde ne doit pas coder, mais tout le monde doit prendre conscience de l'importance du logiciel dans la stratégie de l'entreprise.
La logistique recouvre un ensemble d’activités et de métiers très large à des niveaux de responsabilités multiples. Les profils requis sont très divers et peuvent constituer une orientation professionnellement intéressante et intellectuellement stimulante. Pour autant, nous constatons qu’elle est aujourd’hui une discipline encore largement méconnue du grand public, et qui souffre d’a priori nombreux. Vision souvent étriquée d’un spectre d’activités pourtant très large. C’est le paradoxe logistique. À l’occasion des 20 ans de l’Institut Supérieur d’Études Logistiques (ISEL), école d’ingénieurs de l’Université du Havre, Daniel Brun et Frank Guérin ont coordonné un ouvrage qui cherche à promouvoir cette discipline en exposant ses multiples réalités. L’idée générale est de croiser les regards d’acteurs différents, qu’ils soient académiques, responsables en entreprises et même politiques, afin d’avoir une représentation éclectique, plus éclairée et plus juste, de la logistique. Seules l’accumulation et la confrontation d’analyses d’experts d’horizons différents peuvent donner au néophyte une vision...
L’optimisation est de plus en plus utilisée dans les bureaux d’études mécaniques dès la phase de conception et fait partie des divers outils à disposition des techniciens et ingénieurs. Cependant, les méthodes et les hypothèses sur lesquelles elles sont fondées ainsi que leurs limites sont peu connues. Ce livre clarifie les concepts et le vocabulaire particuliers à l’optimisation des structures, en détaille les outils et leurs limites tout en les illustrant par des exemples d’applications. Cet ouvrage constitue une aide indispensable pour les étudiants, techniciens et ingénieurs des filières mécaniques confrontés à des problèmes d’optimisation de leurs structures.
L'usinage à grande vitesse est un procédé de fabrication très répandu pour la réalisation de pièces mécaniques de qualité dans les domaines de l'aéronautique, de l'automobile et de la pièce mécanique en général. L'objectif de l'ouvrage est de présenter le procédé d'usinage à grande vitesse et les processus de fabrication adaptés à sa mise en oeuvre par des méthodes et des équipements de production très spécifiques (broche, porte-outil, commande numérique, trajectoires d'usinage, etc.), sans lesquels l'opération devient dangereuse et économiquement peu rentable. Il regroupe les éléments essentiels pour appréhender de manière globale et multidisciplinaire l’élaboration d’un processus d’usinage grande vitesse et traite en particulier de l’évolution des moyens de fabrication, de l’évolution de la modélisation du procédé d’usinage avec et sans vibration et de l’évolution des méthodes de programmation des trajectoires d’usinage.
La sélection d'articles publiés dans le présent recueil constitue les actes des 21ème Journées Internationales Francophones "Extraction et Gestion des Connaissances" (EGC2021) qui se sont déroulées virtuellement du 25 au 29 janvier 2021. L'objectif de ces journées scientifiques est de rassembler dans un même lieu les chercheurs de disciplines connexe (Bases de Données, Statistiques, Apprentissage, Représentation des Connaissances, Gestion des Connaissances et Fouille de Données) et les ingénieurs qui mettent en oeuvre sur des données réelles des méthodes d'extraction et de gestion des connaissances. Cette conférence est un événement majeur fédérateur de la communauté francophone d'Extraction et de Gestion des Connaissances et regroupe des chercheurs de nombreux pays (notamment France, Belgique, Canada, Suisse, Afrique du Nord...). Le programme de la conférence comprend aussi des présentations de chercheurs invités reconnus mondialement pour leurs travaux. Les communications rassemblées dans ce volume traduisent à la fois le caractère multidisciplinaire des travaux de recherche présentés, la richesse des applications sous-jacentes et la vitalité des...
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