Dynamic Facility Location with Modular Capacities : Models, Algorithms and Applications in Forestry

Les décisions de localisation sont souvent soumises à des aspects dynamiques comme des changements dans la demande des clients. Pour y répondre, la solution consiste à considérer une flexibilité accrue concernant l’emplacement et la capacité des installations. Même lorsque la demande est prévisible, trouver le planning optimal pour le déploiement et l'ajustement dynamique des capacités reste un défi. Dans cette thèse, nous nous concentrons sur des problèmes de localisation avec périodes multiples, et permettant l'ajustement dynamique des capacités, en particulier ceux avec des structures de coûts complexes. Nous étudions ces problèmes sous différents points de vue de recherche opérationnelle, en présentant et en comparant plusieurs modèles de programmation linéaire en nombres entiers (PLNE), l'évaluation de leur utilisation dans la pratique et en développant des algorithmes de résolution efficaces. Cette thèse est divisée en quatre parties. Tout d’abord, nous présentons le contexte industriel à l’origine de nos travaux: une compagnie forestière qui a besoin de localiser des campements pour accueillir les travailleurs forestiers. Nous présentons un modèle PLNE permettant la construction de nouveaux campements, l’extension, le déplacement et la fermeture temporaire partielle des campements existants. Ce modèle utilise des contraintes de capacité particulières, ainsi qu’une structure de coût à économie d’échelle sur plusieurs niveaux. L'utilité du modèle est évaluée par deux études de cas. La deuxième partie introduit le problème dynamique de localisation avec des capacités modulaires généralisées. Le modèle généralise plusieurs problèmes dynamiques de localisation et fournit de meilleures bornes de la relaxation linéaire que leurs formulations spécialisées. Le modèle peut résoudre des problèmes de localisation où les coûts pour les changements de capacité sont définis pour toutes les paires de niveaux de capacité, comme c'est le cas dans le problème industriel mentionnée ci-dessus. Il est appliqué à trois cas particuliers: l'expansion et la réduction des capacités, la fermeture temporaire des installations, et la combinaison des deux. Nous démontrons des relations de dominance entre notre formulation et les modèles existants pour les cas particuliers. Des expériences de calcul sur un grand nombre d’instances générées aléatoirement jusqu’à 100 installations et 1000 clients, montrent que notre modèle peut obtenir des solutions optimales plus rapidement que les formulations spécialisées existantes. Compte tenu de la complexité des modèles précédents pour les grandes instances, la troisième partie de la thèse propose des heuristiques lagrangiennes. Basées sur les méthodes du sous-gradient et des faisceaux, elles trouvent des solutions de bonne qualité même pour les instances de grande taille comportant jusqu’à 250 installations et 1000 clients. Nous améliorons ensuite la qualité de la solution obtenue en résolvent un modèle PLNE restreint qui tire parti des informations recueillies lors de la résolution du dual lagrangien. Les résultats des calculs montrent que les heuristiques donnent rapidement des solutions de bonne qualité, même pour les instances où les solveurs génériques ne trouvent pas de solutions réalisables. Finalement, nous adaptons les heuristiques précédentes pour résoudre le problème industriel. Deux relaxations différentes sont proposées et comparées. Des extensions des concepts précédents sont présentées afin d'assurer une résolution fiable en un temps raisonnable.

« Resolution Search » et problèmes d’optimisation discrète

Thèse réalisée en cotutelle avec l'Université d'Avignon.

Lagrangian-informed mixed integer programming reformulations

La programmation linéaire en nombres entiers est une approche robuste qui permet de résoudre rapidement de grandes instances de problèmes d'optimisation discrète. Toutefois, les problèmes gagnent constamment en complexité et imposent parfois de fortes limites sur le temps de calcul. Il devient alors nécessaire de développer des méthodes spécialisées afin de résoudre approximativement ces problèmes, tout en calculant des bornes sur leurs valeurs optimales afin de prouver la qualité des solutions obtenues. Nous proposons d'explorer une approche de reformulation en nombres entiers guidée par la relaxation lagrangienne. Après l'identification d'une forte relaxation lagrangienne, un processus systématique permet d'obtenir une seconde formulation en nombres entiers. Cette reformulation, plus compacte que celle de Dantzig et Wolfe, comporte exactement les mêmes solutions entières que la formulation initiale, mais en améliore la borne linéaire: elle devient égale à la borne lagrangienne. L'approche de reformulation permet d'unifier et de généraliser des formulations et des méthodes de borne connues. De plus, elle offre une manière simple d'obtenir des reformulations de moins grandes tailles en contrepartie de bornes plus faibles. Ces reformulations demeurent de grandes tailles. C'est pourquoi nous décrivons aussi des méthodes spécialisées pour en résoudre les relaxations linéaires. Finalement, nous appliquons l'approche de reformulation à deux problèmes de localisation. Cela nous mène à de nouvelles formulations pour ces problèmes; certaines sont de très grandes tailles, mais nos méthodes de résolution spécialisées les rendent pratiques.

Les politiques commerciales, industrielles, régionales, et d'adaptation dans le Rapport de la Commission MacDonald: un Commentaire

The effect of long discussions between commissioners with divergent views on certain issues is obvious in the report: it is more oriented towards the short term than expected. Undue attention was paid to trade liberalization with the U.S., a region of the world which the report describes as one in relative decline. The report does not deal with a scenario wherein trade liberalization with the U.S.A. is seen as a necessary transitory measure leading towards diversification of Canada's trade relation away from North America. Such an examination would point to a different approach to the U.S.A. in the short term. The report does not deal with services, information and te telecommunication which are fundamental to the economic development of Canada. There is also overemphasis on commercial policy and relative neglect on the use of domestic policies, among them industrial policy, in the pursuit of Canada's objectives. The report notes the interdependence between commercial and domestic policies and rightly recommend that provinces must, as a consequence, be involved in trade liberalization discussions. It is argued that the report underestimates the pressures for extra- territorial application of U.S. policies to Canada and the pressure for harmonization of policies which would follow trade liberalization. The report pays no attention to the implications of offshore investment going primarily to the U.S.A. and does not pay adequate attention to the role of investment to deal with adjustment problems. Available studies would have allowed the commissioners to clarify the determinants of investment decisions by Canadian head offices who have established subsidiaries in the U.S.A. but they were not examined. Little attention was paid to the role of transnationals and intrafirm trade in examining the implications of trade liberalization. The importance given to the reduction of regional disparities in earned incomes is welcome. However, the recommandation to leave regional development to provinces and municipalities denies the importance of national policies in the attainment of regionalization job equilization the impact of new CAD-CAM-telecommunications technologies on location decisions for the production of goods and services was not examined. Nor were the extent of and changes in interregional (i.e. interprovincial and more particularly province-state) trade flows examined. Knowledge of these patterns is essential in the formulation of industrial and adjustment policies in light of trade liberalization. The report recommends passive industrial adjustment policies focussed on the U.S., a reflection of the concern of the commissioners for the short term and the U.S.A. The implementation of the report's recommendations would lead to a centralization of economic power at the nationallevel, hence the need to establish a renewed senate to favour the formulation of regionally sensitive national policies.

Simulation-Based Finite-Sample Normality Tests in Linear Regressions

In the literature on tests of normality, much concern has been expressed over the problems associated with residual-based procedures. Indeed, the specialized tables of critical points which are needed to perform the tests have been derived for the location-scale model; hence reliance on available significance points in the context of regression models may cause size distortions. We propose a general solution to the problem of controlling the size normality tests for the disturbances of standard linear regression, which is based on using the technique of Monte Carlo tests.

Resource-Monotonicity for House Allocation Problems

We study a simple model of assigning indivisible objects (e.g., houses, jobs, offices, etc.) to agents. Each agent receives at most one object and monetary compensations are not possible. We completely describe all rules satisfying efficiency and resource-monotonicity. The characterized rules assign the objects in a sequence of steps such that at each step there is either a dictator or two agents who “trade” objects from their hierarchically specified “endowments.”

Von Neumann-Morgenstern Stable Sets in Matching Problems

The following properties of the core of a one well-known: (i) the core is non-empty; (ii) the core is a lattice; and (iii) the set of unmatched agents is identical for any two matchings belonging to the core. The literature on two-sided matching focuses almost exclusively on the core and studies extensively its properties. Our main result is the following characterization of (von Neumann-Morgenstern) stable sets in one-to-one matching problem only if it is a maximal set satisfying the following properties : (a) the core is a subset of the set; (b) the set is a lattice; (c) the set of unmatched agents is identical for any two matchings belonging to the set. Furthermore, a set is a stable set if it is the unique maximal set satisfying properties (a), (b) and (c). We also show that our main result does not extend from one-to-one matching problems to many-to-one matching problems.

Solidarity in Choosing a Location on a Cycle

We study the implications of two solidarity conditions on the efficient location of a public good on a cycle, when agents have single-peaked, symmetric preferences. Both conditions require that when circumstances change, the agents not responsible for the change should all be affected in the same direction: either they all gain or they all loose. The first condition, population-monotonicity, applies to arrival or departure of one agent. The second, replacement-domination, applies to changes in the preferences of one agent. Unfortunately, no Pareto-efficient solution satisfies any of these properties. However, if agents’ preferred points are restricted to the vertices of a small regular polygon inscribed in the circle, solutions exist. We characterize them as a class of efficient priority rules.

Genome-wide location analysis and expression studies reveal a role for p110 CUX1 in the activation of DNA replication genes.

Proteolytic processing of the CUX1 transcription factor generates an isoform, p110 that accelerates entry into S phase. To identify targets of p110 CUX1 that are involved in cell cycle progression, we performed genome-wide location analysis using a promoter microarray. Since there are no antibodies that specifically recognize p110, but not the full-length protein, we expressed physiological levels of a p110 isoform with two tags and purified chromatin by tandem affinity purification (ChAP). Conventional ChIP performed on synchronized populations of cells confirmed that p110 CUX1 is recruited to the promoter of cell cycle-related targets preferentially during S phase. Multiple approaches including silencing RNA (siRNA), transient infection with retroviral vectors, constitutive expression and reporter assays demonstrated that most cell cycle targets are activated whereas a few are repressed or not affected by p110 CUX1. Functional classes that were over-represented among targets included DNA replication initiation. Consistent with this finding, constitutive expression of p110 CUX1 led to a premature and more robust induction of replication genes during cell cycle progression, and stimulated the long-term replication of a plasmid bearing the oriP replicator of Epstein Barr virus (EBV).

Priorities in the Location of Multiple Public Facilities

A collective decision problem is described by a set of agents, a profile of single-peaked preferences over the real line and a number k of public facilities to be located. We consider public facilities that do not su¤er from congestion and are non-excludable. We provide a characterization of the class of rules satisfying Pareto-efficiency, object-population monotonicity and sovereignty. Each rule in the class is a priority rule that selects locations according to a predetermined priority ordering among interest groups. We characterize each of the subclasses of priority rules that respectively satisfy anonymity, hiding-proofness and strategy-proofness. In particular, we prove that a priority rule is strategy-proof if and only if it partitions the set of agents into a fixed hierarchy. Alternatively, any such rule can be viewed as a collection of fixed-populations generalized peak-selection median rules (Moulin, 1980), that are linked across populations, in a way that we describe.