Université de Montréal / Faculté des arts et des sciencesDépartement d'informatique et de recherche opérationnelle

Les réseaux logistiques et de transport génèrent de grandes quantités de données numériques, cartographiques et littérales dont la complexité et la fragmentation défient les procédures d'harmonisation. Ces bases de données émanent de différentes sources et revêtent plusieurs formes que seuls des outils informatiques avancés, basés sur le formalisme mathématique, permettent d'appréhender. Ce thème central dans la programmation de recherche du CIRRELT vise le développement d'outils, ainsi que de technologies d'information et de communication pour la collecte, la modélisation et l'exploitation de données des réseaux logistiques et de transport. Les objectifs consistent à apporter une réflexion critique sur les sources et la qualité des données; à développer des méthodes innovatrices de traitement de l'information; et à concevoir un corpus d'algorithmes et un système de visualisation des paramètres à échelle micro et macronumérique dans un environnement multimédia.

Thème 1.1 - Connaissance des bases de données Les bases de données affichent différentes formes, structures et types de langage. Le CIRRELT s'intéresse aux problèmes des métadonnées eu égard aux systèmes de représentation, aux plateformes de partage et au processus de traitement des données. Une des difficultés des métadonnées concerne l'articulation de données combinant différents codes, lexiques ou plateformes. Ce thème de recherche est fondé sur trois axes: classification des données, signification des données et articulation des données combinant différentes approches méthodologiques. L'objectif consiste à extraire de l’information, construire des grilles de lecture, et exploiter les outils informatiques en fonction du développement de méthodes de statistique, d'optimisation et de simulation. Les résultats permettront d'analyser de grandes bases de données hétérogènes et d'en extraire une structure d'information utile à la prise de décisions, autant pour la planification que pour des contextes en temps réel.

Thème 1.2 - Anticipation des besoins d'information  La collecte de données sur les flux de personnes, de marchandises, de véhicules et d'information est de plus en plus complexe et onéreuse. Le CIRRELT est fortement interpellé par les besoins de données pour l'analyse prospective des réseaux logistiques et de transport. L'objectif consiste à combiner différentes approches de modélisation de la demande en se basant sur des données massives et hétérogènes dans le but d'isoler l'influence de certains facteurs qui affectent le système de transport et d'identifier les liens de causes à effets. Les résultats permettront de fournir des outils pour estimer la demande et effectuer des analyses sur la provision de services et les futures infrastructures en vue d'optimiser l'offre de transport et de services logistiques.

Thème 1.3 - Construction d'approches intégrées L'exploitation de la mobilité des personnes et des marchandises opérant au sein d'infrastructures multimodales et à différentes échelles géographiques soulèvent d'importants défis d'analyse des réseaux logistiques et de transport. L'objectif du CIRRELT est de faire des percées scientifiques majeures dans la mise au point des méthodes visant à améliorer la prise de décisions dans un contexte comportant de nombreuses parties prenantes, chacune ayant ses objectifs propres, mais entre lesquelles il existe de multiples interactions. Les méthodes reposent sur les systèmes multi-agents, le calcul parallèle et distribué et les technologies de l'information. Les résultats permettront d'améliorer la prise de décisions par un partage de l'information et l'intégration de modèles.

La compréhension des conditions de développement durable des réseaux logistiques et de transport demande des approches intégrées qui articulent comment les interactions entre l'économie, l'environnement et la société seront affectées par des facteurs de croissance et par les liens de causalité à travers lesquels toute modification de ces interactions peut accroître la vulnérabilité des réseaux et menacer non seulement les processus de croissance, mais également les progrès sociaux attendus de cette croissance. Ce volet prolonge la démarche d'inventaire des bases de données par le développement de modèles innovateurs, basés sur l'élaboration de théories nouvelles. Les volets abordés s'inscrivent dans un continuum entre recherche fondamentale et empirique. Les membres du CIRRELT ont fait le choix de développer cet axe en le ciblant autour de quatre enjeux majeurs à l'horizon 2021.

Thème 2.1 - Transition énergétique La compétitivité des systèmes de transport sera compromise sans une compréhension des processus de transition énergétique. Il existe plusieurs façons d'expliquer la transition énergétique. Les principaux processus reposent sur : 1) le développement d'alternatives énergétiques; 2) le cycle de vie des infrastructures; 3) l'adoption de technologies vertes; et 4) l'évolution des écosystèmes. Le CIRRELT affiche l'ambition d'élargir ces approches en examinant la transition énergétique en tant que processus complexe ayant d'importants impacts sur l'organisation des chaînes logistiques. L'objectif consiste à développer un cadre théorique permettant une interprétation indispensable et innovatrice de la transition énergétique davantage adaptée à la dynamique des réseaux logistique et de transport.

Thème 2.2 - Intermodalité en transport de marchandises Les portes continentales et corridors de transport commercial représentent l'archétype du moteur de la croissance moderne. L'expansion des terminaux de transport dotés d'une capacité de manipuler et transborder des marchandises et la croissance liée au volume du trafic ont été soutenues par l'extension de connexions aériennes, maritimes et terrestres. Ces infrastructures, qui reposent sur des liaisons à plusieurs couches, intensifient l'économie de réseau. Cette nouvelle arène d'infrastructures et de services illustre les connexions cumulatives entre les équipements de transport, la production industrielle et l'environnement construit. Ce thème a pour objectif de développer une théorie unifiée permettant de comprendre le rôle de l'intermodalité dans le maintien de la croissance, de la performance et de l'organisation des portes continentales dans la perspective d'un système qui extrait le plein potentiel des infrastructures de transport et des services logistiques.

Thème 2.3 - Résilience des réseaux Dans le contexte des réseaux logistiques et de transport, la résilience se réfère à la capacité de répondre à la demande dans des conditions perturbées. L'objectif du CIRRELT est d'offrir une nouvelle perspective pour évaluer la résilience des réseaux. Ce volet intègre 1) les noeuds qui produisent les flux de personnes, de marchandises et d'information; 2) les corridors qui concentrent les axes de communications; et 3) les seuils qui limitent la circulation. Sur le plan théorique, le CIRRELT a pour objectif de placer l'emphase sur les changements dans la structure des flux, l'influence des développements technologiques et les variations dans la hiérarchie des réseaux de noeuds et de liens. Dans un contexte de prise en compte de l'incertitude, il s'agit de développer des modèles mathématiques innovateurs dont les retombées se traduiront par une amélioration de la sécurité des personnes, de la sûreté des approvisionnements, du rendement et de la fiabilité des équipements et services.

Thème 2.4 - Internet physique L'Internet physique redéfinit les flux logistiques à partir du modèle des flux d'informations d'Internet. Parmi les idées principales figurent la collaboration entre les acteurs des réseaux logistiques afin de réduire les mouvements à vide (en favorisant le transport et l'entreposage partagés des différents produits) et la généralisation des conteneurs "classiques" à des conteneurs "modulables", pouvant être démontés, pliés et assemblés au besoin. Plusieurs modèles d'affaires sont modifiés par cette innovation, qui remet en cause plusieurs principes fondamentaux régissant l'organisation des réseaux logistiques et de transport. Sur le plan théorique, l'Internet physique oblige les chercheurs du CIRRELT à apporter des innovations conceptuelles dans l'organisation des transports conteneurisés, de même que dans la gestion des inventaires de marchandises et les processus industriels, en fonction de nouvelles approches structurelles, d'avancées environnementales et d'efficience économique.

Les innovations théoriques introduites par les chercheurs du CIRRELT au sein de l'axe 2 exigeront de concevoir des méthodes nouvelles afin de traiter les modèles qui en résultent. Ces avancées méthodologiques entraîneront des percées scientifiques majeures. Parallèlement, les chercheurs du CIRRELT continueront à travailler avec les entreprises et les organismes publics œuvrant dans le domaine de la logistique et du transport, de personnes comme de marchandises. Dans le but de prolonger la démarche d'élaboration de modèles innovateurs issue de l'axe 2 et d'apporter des éléments concrets de réponse aux enjeux environnementaux, d'efficacité économique, de sécurité et de sûreté auxquels sont confrontés les partenaires du CIRRELT, trois volets méthodologiques sont favorisés à l'horizon 2021.

Thème 3.1 - Méthodes d'optimisation et de simulation Les problèmes rencontrés en logistique et en transport: 1) nécessitent la prise en compte des interactions entre différents réseaux (notamment dans la gestion des chaînes d'approvisionnement et l'optimisation des systèmes multimodaux); 2) font intervenir un grand nombre d'objectifs et de contraintes, souvent conflictuels; 3) exigent de prendre des décisions alors qu'une partie de l'information est incertaine. Pourtant, ces problèmes doivent être résolus efficacement de manière à fournir rapidement (notamment dans des contextes opérationnels et en temps réel) des solutions de très bonne qualité qui soient utiles à la prise de décisions. Ces travaux mènent à des avancées méthodologiques en optimisation (combinatoire, stochastique, robuste), en simulation, et en algorithmique parallèle. Ces développements permettent de tenir compte adéquatement de l'incertitude afin d'accroître la résilience des réseaux et leur capacité à réagir correctement aux perturbations.

Thème 3.2 - Méthodes d'analyse de la résilience Ce thème propose le développement de nouvelles méthodologies d'analyse de la résilience des systèmes de transport et logistique en établissant des ponts entre la recherche opérationnelle, l'ingénierie des systèmes, les sciences de la gestion et l'écologie dans le but de trianguler les problèmes d'incertitude, de risque et de capacité. Ce volet offre un développement intégré de la totalité du spectre de la recherche en science des réseaux depuis la question ayant trait à la production de données concrètes jusqu'à la complexité des programmes de traitement de l'information.

Thème 3.3 - Méthodes de recherche comparative Ce thème a pour objectif de combiner 1) la synthèse des fondements géographiques et économiques de l'évolution des réseaux; 2) l'interprétation des facteurs institutionnels, notamment le rôle de l'État et l'influence des juridictions, très utilisées en analyse des politiques; et 3) l'évaluation des stratégies corporatives des entreprises de logistique et de transport. Cette combinaison affiche un potentiel considérable en termes d'intégration (i.e., infrastructures, services, politiques et organisation) et d'aménagement du territoire pour accroître la compréhension et la performance des réseaux logistiques et de transport.

Face aux mutations socio-économiques actuelles (crises économiques, évolution démographique, accroissement de la mobilité, transformation de l'utilisation du sol, bouleversements environnementaux), le CIRRELT dispose de l'expertise pour apporter des solutions aux enjeux majeurs qui en découlent en terme de développement durable, lesquels affectent les réseaux logistiques et de transport. Les travaux de cet axe prolongent les développements méthodologiques en s'appuyant sur la structuration et la mutualisation des activités de recherche du CIRRELT pour révolutionner les approches de développement durable appliquées aux réseaux logistiques et de transport.

Thème 4.1 - Problèmes économiques Les travaux de ce thème portent sur la conception et l'opération des chaînes logistiques. Le CIRRELT s'engage à augmenter l'efficacité, l'utilisation et la capacité des réseaux sous trois volets: 1) conception, planification et gestion des réseaux, terminaux et services; 2) gestion optimisée en termes d'affectation des ressources, équipements, personnel et flottes; 3) confection des routes et des horaires. Les résultats permettront d'améliorer l'accessibilité des chaînes d'approvisionnement afin de répondre à un contexte de demande flexible; de coordonner les différentes chaînes logistiques afin d'assurer la compétitivité de l'ensemble des entreprises partenaires; et d'identifier les maillons faibles des chaînes logistiques afin d'identifier la direction des investissements aux endroits stratégiques.

Thème 4.2 - Problèmes environnementaux Ce thème de recherche vise à produire des avancées sur les enjeux environnementaux avec des applications sur la mobilité des personnes et des marchandises. Le CIRRELT s'engage à permettre des avancées scientifiques significatives en ingénierie des processus de logistique verte sous trois axes: 1) le développement des architectures logicielles permettant de diminuer l'empreinte carbone des systèmes de transport; 2) la programmation des travaux d'entretien afin de réduire la consommation énergétique et de prolonger la durée de vie des équipements; et 3) l'augmentation de la compétitivité des entreprises locales et nationales dans le domaine de la science des réseaux en écho à la réglementation environnementale. Les résultats permettront de contribuer à réduire les externalités environnementales négatives des activités de transport et de logistique, d'améliorer la fluidité des trafics et d'intégrer l'environnement comme actif concurrentiel pour les entreprises et les organismes publics.

Thème 4.3 - Problèmes sociaux Ce thème de recherche interpelle l'expertise du CIRRELT dans la conception et la planification de réseaux adaptés. Cette thématique concerne plusieurs domaines incluant les services de santé, la logistique humanitaire, le transport de matières dangereuses, l'industrie du tourisme, la mobilité en milieu rural et le transport spécialisé. Le CIRRELT s'engage à trouver des solutions de mobilité innovante qui se traduit par de nouvelles fonctionnalités dans la gestion intelligente des transports et prend en compte le profil des utilisateurs pour l'amélioration de la qualité des services publics de transport. Les résultats permettront de renforcer la sécurité des personnes, d'accroître la sûreté des mouvements de marchandises, de réduire les inégalités d'accès et de promouvoir la justice sociale.

Le CIRRELT affiche l'ambition de devenir un pôle de référence international sur la lisibilité des réseaux logistiques et de transport dans la perspective de leur gestion durable. En s'appuyant sur les recherches réalisées dans les axes précédents, cette thématique vise à produire des indicateurs permettant d'évaluer l'état des systèmes de transport, leur évolution et leur résilience. Le développement d'indicateurs de performance exige un souci de clarté sur les aspects de qualité, notamment une rigueur scientifique en terme de faisabilité, robustesse, facilité d'utilisation, transparence et lisibilité.

Thème 5.1 - Fluidité des trafics Les systèmes de transport sont de plus en plus sensibles à la congestion et aux délais qui en résultent. La visibilité des trafics de personnes et de marchandises est devenue un différentiateur important de la résilience des systèmes de transport. L'objectif du CIRRELT est de permettre le développement de diagnostics des maillons faibles des terminaux et corridors de transport, tant pour le transport de personnes que de marchandises. L'approche du CIRRELT est foncièrement appliquée, mais a des fondements scientifiques rigoureux et empiriques mettant en valeur d'abord et avant tout les expertises en recherche opérationnelle.

Thème 5.2 - Compétitivité des chaînes logistiques La mesure du rendement et de l'utilisation prend tout son sens dans le contexte de la compétitivité des chaînes logistiques. Bien que l'amélioration de chaque élément de la chaîne logistique puisse être évaluée, l'exercice de mesure prend une signification beaucoup plus importante lorsqu'on met les chaînes logistiques du Québec dans un contexte de compétitivité, de fiabilité et de prévisibilité continental, voire mondial. L'objectif du CIRRELT vise à soutenir un effort nécessaire de mesure du rendement des chaînes logistiques.

Thème 5.3 - Mesures d'adaptation aux changements environnementaux Les coûts associés aux problèmes environnementaux sont devenus significatifs. Le besoin de mettre en oeuvre des mesures d'atténuation et d'adaptation est potentiellement l'enjeu le plus important qui confronte la croissance, la performance et l'organisation des réseaux logistiques et de transport. L'objectif du CIRRELT consiste à développer des mesures de performance économique et environnementale normalisées et acceptées au sein de l'industrie et des gouvernements, ainsi que des mesures d'atténuation et d'adaptation sur le plan institutionnel, logistique, d'ingénierie et des innovations technologiques.