Tactical Vehicle Routing Planning with Application to Milk Collection and Distribution

De nombreux problèmes pratiques qui se posent dans dans le domaine de la logistique, peuvent être modélisés comme des problèmes de tournées de véhicules. De façon générale, cette famille de problèmes implique la conception de routes, débutant et se terminant à un dépôt, qui sont utilisées pour distribuer des biens à un nombre de clients géographiquement dispersé dans un contexte où les coûts associés aux routes sont minimisés. Selon le type de problème, un ou plusieurs dépôts peuvent-être présents. Les problèmes de tournées de véhicules sont parmi les problèmes combinatoires les plus difficiles à résoudre. Dans cette thèse, nous étudions un problème d’optimisation combinatoire, appartenant aux classes des problèmes de tournées de véhicules, qui est liée au contexte des réseaux de transport. Nous introduisons un nouveau problème qui est principalement inspiré des activités de collecte de lait des fermes de production, et de la redistribution du produit collecté aux usines de transformation, pour la province de Québec. Deux variantes de ce problème sont considérées. La première, vise la conception d’un plan tactique de routage pour le problème de la collecte-redistribution de lait sur un horizon donné, en supposant que le niveau de la production au cours de l’horizon est fixé. La deuxième variante, vise à fournir un plan plus précis en tenant compte de la variation potentielle de niveau de production pouvant survenir au cours de l’horizon considéré. Dans la première partie de cette thèse, nous décrivons un algorithme exact pour la première variante du problème qui se caractérise par la présence de fenêtres de temps, plusieurs dépôts, et une flotte hétérogène de véhicules, et dont l’objectif est de minimiser le coût de routage. À cette fin, le problème est modélisé comme un problème multi-attributs de tournées de véhicules. L’algorithme exact est basé sur la génération de colonnes impliquant un algorithme de plus court chemin élémentaire avec contraintes de ressources. Dans la deuxième partie, nous concevons un algorithme exact pour résoudre la deuxième variante du problème. À cette fin, le problème est modélisé comme un problème de tournées de véhicules multi-périodes prenant en compte explicitement les variations potentielles du niveau de production sur un horizon donné. De nouvelles stratégies sont proposées pour résoudre le problème de plus court chemin élémentaire avec contraintes de ressources, impliquant dans ce cas une structure particulière étant donné la caractéristique multi-périodes du problème général. Pour résoudre des instances de taille réaliste dans des temps de calcul raisonnables, une approche de résolution de nature heuristique est requise. La troisième partie propose un algorithme de recherche adaptative à grands voisinages où de nombreuses nouvelles stratégies d’exploration et d’exploitation sont proposées pour améliorer la performances de l’algorithme proposé en termes de la qualité de la solution obtenue et du temps de calcul nécessaire.

Choix de portefeuille de grande taille et mesures de risque pour preneurs de décision pessimistes

Cette thèse de doctorat consiste en trois chapitres qui traitent des sujets de choix de portefeuilles de grande taille, et de mesure de risque. Le premier chapitre traite du problème d’erreur d’estimation dans les portefeuilles de grande taille, et utilise le cadre d'analyse moyenne-variance. Le second chapitre explore l'importance du risque de devise pour les portefeuilles d'actifs domestiques, et étudie les liens entre la stabilité des poids de portefeuille de grande taille et le risque de devise. Pour finir, sous l'hypothèse que le preneur de décision est pessimiste, le troisième chapitre dérive la prime de risque, une mesure du pessimisme, et propose une méthodologie pour estimer les mesures dérivées. Le premier chapitre améliore le choix optimal de portefeuille dans le cadre du principe moyenne-variance de Markowitz (1952). Ceci est motivé par les résultats très décevants obtenus, lorsque la moyenne et la variance sont remplacées par leurs estimations empiriques. Ce problème est amplifié lorsque le nombre d’actifs est grand et que la matrice de covariance empirique est singulière ou presque singulière. Dans ce chapitre, nous examinons quatre techniques de régularisation pour stabiliser l’inverse de la matrice de covariance: le ridge, spectral cut-off, Landweber-Fridman et LARS Lasso. Ces méthodes font chacune intervenir un paramètre d’ajustement, qui doit être sélectionné. La contribution principale de cette partie, est de dériver une méthode basée uniquement sur les données pour sélectionner le paramètre de régularisation de manière optimale, i.e. pour minimiser la perte espérée d’utilité. Précisément, un critère de validation croisée qui prend une même forme pour les quatre méthodes de régularisation est dérivé. Les règles régularisées obtenues sont alors comparées à la règle utilisant directement les données et à la stratégie naïve 1/N, selon leur perte espérée d’utilité et leur ratio de Sharpe. Ces performances sont mesurée dans l’échantillon (in-sample) et hors-échantillon (out-of-sample) en considérant différentes tailles d’échantillon et nombre d’actifs. Des simulations et de l’illustration empirique menées, il ressort principalement que la régularisation de la matrice de covariance améliore de manière significative la règle de Markowitz basée sur les données, et donne de meilleurs résultats que le portefeuille naïf, surtout dans les cas le problème d’erreur d’estimation est très sévère. Dans le second chapitre, nous investiguons dans quelle mesure, les portefeuilles optimaux et stables d'actifs domestiques, peuvent réduire ou éliminer le risque de devise. Pour cela nous utilisons des rendements mensuelles de 48 industries américaines, au cours de la période 1976-2008. Pour résoudre les problèmes d'instabilité inhérents aux portefeuilles de grandes tailles, nous adoptons la méthode de régularisation spectral cut-off. Ceci aboutit à une famille de portefeuilles optimaux et stables, en permettant aux investisseurs de choisir différents pourcentages des composantes principales (ou dégrées de stabilité). Nos tests empiriques sont basés sur un modèle International d'évaluation d'actifs financiers (IAPM). Dans ce modèle, le risque de devise est décomposé en deux facteurs représentant les devises des pays industrialisés d'une part, et celles des pays émergents d'autres part. Nos résultats indiquent que le risque de devise est primé et varie à travers le temps pour les portefeuilles stables de risque minimum. De plus ces stratégies conduisent à une réduction significative de l'exposition au risque de change, tandis que la contribution de la prime risque de change reste en moyenne inchangée. Les poids de portefeuille optimaux sont une alternative aux poids de capitalisation boursière. Par conséquent ce chapitre complète la littérature selon laquelle la prime de risque est importante au niveau de l'industrie et au niveau national dans la plupart des pays. Dans le dernier chapitre, nous dérivons une mesure de la prime de risque pour des préférences dépendent du rang et proposons une mesure du degré de pessimisme, étant donné une fonction de distorsion. Les mesures introduites généralisent la mesure de prime de risque dérivée dans le cadre de la théorie de l'utilité espérée, qui est fréquemment violée aussi bien dans des situations expérimentales que dans des situations réelles. Dans la grande famille des préférences considérées, une attention particulière est accordée à la CVaR (valeur à risque conditionnelle). Cette dernière mesure de risque est de plus en plus utilisée pour la construction de portefeuilles et est préconisée pour compléter la VaR (valeur à risque) utilisée depuis 1996 par le comité de Bâle. De plus, nous fournissons le cadre statistique nécessaire pour faire de l’inférence sur les mesures proposées. Pour finir, les propriétés des estimateurs proposés sont évaluées à travers une étude Monte-Carlo, et une illustration empirique en utilisant les rendements journaliers du marché boursier américain sur de la période 2000-2011.

Décisions et perspectives : de la théorie de l'utilité à la philosophie de la volonté.

Les implications philosophiques de la Théorie de la Perspective de 1979, notamment celles qui concernent l’introduction d’une fonction de valeur sur les résultats et d’un coefficient de pondération sur les probabilités, n’ont à ce jour jamais été explorées. Le but de ce travail est de construire une théorie philosophique de la volonté à partir des résultats de la Théorie de la Perspective. Afin de comprendre comment cette théorie a pu être élaborée il faut étudier la Théorie de l’Utilité Attendue dont elle est l’aboutissement critique majeur, c’est-à-dire les axiomatisations de la décision de Ramsey (1926), von Neumann et Morgenstern (1947), et enfin Savage (1954), qui constituent les fondements de la théorie classique de la décision. C’est entre autres la critique – par l’économie et la psychologie cognitive – du principe d’indépendance, des axiomes d’ordonnancement et de transitivité qui a permis de faire émerger les éléments représentationnels subjectifs à partir desquels la Théorie de la Perspective a pu être élaborée. Ces critiques ont été menées par Allais (1953), Edwards (1954), Ellsberg (1961), et enfin Slovic et Lichtenstein (1968), l’étude de ces articles permet de comprendre comment s’est opéré le passage de la Théorie de l’Utilité Attendue, à la Théorie de la Perspective. À l’issue de ces analyses et de celle de la Théorie de la Perspective est introduite la notion de Système de Référence Décisionnel, qui est la généralisation naturelle des concepts de fonction de valeur et de coefficient de pondération issus de la Théorie de la Perspective. Ce système, dont le fonctionnement est parfois heuristique, sert à modéliser la prise de décision dans l’élément de la représentation, il s’articule autour de trois phases : la visée, l’édition et l’évaluation. À partir de cette structure est proposée une nouvelle typologie des décisions et une explication inédite des phénomènes d’akrasie et de procrastination fondée sur les concepts d’aversion au risque et de surévaluation du présent, tous deux issus de la Théorie de la Perspective.

Analyse du comportement hétérogène des usagers dans un réseau

Le nombre important de véhicules sur le réseau routier peut entraîner des problèmes d'encombrement et de sécurité. Les usagers des réseaux routiers qui nous intéressent sont les camionneurs qui transportent des marchandises, pouvant rouler avec des véhicules non conformes ou emprunter des routes interdites pour gagner du temps. Le transport de matières dangereuses est réglementé et certains lieux, surtout les ponts et les tunnels, leur sont interdits d'accès. Pour aider à faire appliquer les lois en vigueur, il existe un système de contrôles routiers composé de structures fixes et de patrouilles mobiles. Le déploiement stratégique de ces ressources de contrôle mise sur la connaissance du comportement des camionneurs que nous allons étudier à travers l'analyse de leurs choix de routes. Un problème de choix de routes peut se modéliser en utilisant la théorie des choix discrets, elle-même fondée sur la théorie de l'utilité aléatoire. Traiter ce type de problème avec cette théorie est complexe. Les modèles que nous utiliserons sont tels, que nous serons amenés à faire face à des problèmes de corrélation, puisque plusieurs routes partagent probablement des arcs. De plus, puisque nous travaillons sur le réseau routier du Québec, le choix de routes peut se faire parmi un ensemble de routes dont le nombre est potentiellement infini si on considère celles ayant des boucles. Enfin, l'étude des choix faits par un humain n'est pas triviale. Avec l'aide du modèle de choix de routes retenu, nous pourrons calculer une expression de la probabilité qu'une route soit prise par le camionneur. Nous avons abordé cette étude du comportement en commençant par un travail de description des données collectées. Le questionnaire utilisé par les contrôleurs permet de collecter des données concernant les camionneurs, leurs véhicules et le lieu du contrôle. La description des données observées est une étape essentielle, car elle permet de présenter clairement à un analyste potentiel ce qui est accessible pour étudier les comportements des camionneurs. Les données observées lors d'un contrôle constitueront ce que nous appellerons une observation. Avec les attributs du réseau, il sera possible de modéliser le réseau routier du Québec. Une sélection de certains attributs permettra de spécifier la fonction d'utilité et par conséquent la fonction permettant de calculer les probabilités de choix de routes par un camionneur. Il devient alors possible d'étudier un comportement en se basant sur des observations. Celles provenant du terrain ne nous donnent pas suffisamment d'information actuellement et même en spécifiant bien un modèle, l'estimation des paramètres n'est pas possible. Cette dernière est basée sur la méthode du maximum de vraisemblance. Nous avons l'outil, mais il nous manque la matière première que sont les observations, pour continuer l'étude. L'idée est de poursuivre avec des observations de synthèse. Nous ferons des estimations avec des observations complètes puis, pour se rapprocher des conditions réelles, nous continuerons avec des observations partielles. Ceci constitue d'ailleurs un défi majeur. Nous proposons pour ces dernières, de nous servir des résultats des travaux de (Bierlaire et Frejinger, 2008) en les combinant avec ceux de (Fosgerau, Frejinger et Karlström, 2013). Bien qu'elles soient de nature synthétiques, les observations que nous utilisons nous mèneront à des résultats tels, que nous serons en mesure de fournir une proposition concrète qui pourrait aider à optimiser les décisions des responsables des contrôles routiers. En effet, nous avons réussi à estimer, sur le réseau réel du Québec, avec un seuil de signification de 0,05 les valeurs des paramètres d'un modèle de choix de routes discrets, même lorsque les observations sont partielles. Ces résultats donneront lieu à des recommandations sur les changements à faire dans le questionnaire permettant de collecter des données.

Does uncertainty cause inertia in decision making? An experimental study of the role of regret aversion and indecisiveness

Previous research has shown that often there is clear inertia in individual decision making---that is, a tendency for decision makers to choose a status quo option. I conduct a laboratory experiment to investigate two potential determinants of inertia in uncertain environments: (i) regret aversion and (ii) ambiguity-driven indecisiveness. I use a between-subjects design with varying conditions to identify the effects of these two mechanisms on choice behavior. In each condition, participants choose between two simple real gambles, one of which is the status quo option. I find that inertia is quite large and that both mechanisms are equally important.

Risk, ambiguity, and diversification

Attitudes toward risk influence the decision to diversify among uncertain options. Yet, because in most situations the options are ambiguous, attitudes toward ambiguity may also play an important role. I conduct a laboratory experiment to investigate the effect of ambiguity on the decision to diversify. I find that diversification is more prevalent and more persistent under ambiguity than under risk. Moreover, excess diversification under ambiguity is driven by participants who stick with a status quo gamble when diversification among gambles is not feasible. This behavioral pattern cannot be accommodated by major theories of choice under ambiguity.

Applications of behavioural economics to tax evasion

The paper reviews recent models that have applied the techniques of behavioural economics to the analysis of the tax compliance choice of an individual taxpayer. The construction of these models is motivated by the failure of the Yitzhaki version of the Allingham–Sandmo model to predict correctly the proportion of taxpayers who will evade and the effect of an increase in the tax rate upon the chosen level of evasion. Recent approaches have applied non-expected utility theory to the compliance decision and have addressed social interaction. The models we describe are able to match the observed extent of evasion and correctly predict the tax effect but do not have the parsimony or precision of the Yitzhaki model.

Sobre la toma de decisiones economicas bajo incertidumbre

In this article we review the evolution of economic theory on decision making under uncertainty. After a brief reference to Expected Utility Theory, we refer to behavioural paradoxes, forcing the theorists to adopt less restrictive approaches, allowing us to explain a broader spectrum of phenomena. The complexity entailed in the new theories requires a multidimensional description of human attitudes towards risk. Nevertheless, measurement of this attitudes has not followed the desired path, with most elicitation methods remaining uni-dimensional.

Scoring rules and abnormally low bids criteria in construction tenders: a taxonomic review

In the global construction context, the best value or most economically advantageous tender is becoming a widespread approach for contractor selection, as an alternative to other traditional awarding criteria such as the lowest price. In these multi-attribute tenders, the owner or auctioneer solicits proposals containing both a price bid and additional technical features. Once the proposals are received, each bidder’s price bid is given an economic score according to a scoring rule, generally called an economic scoring formula (ESF) and a technical score according to pre-specified criteria. Eventually, the contract is awarded to the bidder with the highest weighted overall score (economic + technical). However, economic scoring formula selection by auctioneers is invariably and paradoxically a highly intuitive process in practice, involving few theoretical or empirical considerations, despite having been considered traditionally and mistakenly as objective, due to its mathematical nature. This paper provides a taxonomic classification of a wide variety of ESFs and abnormally low bids criteria (ALBC) gathered in several countries with different tendering approaches. Practical implications concern the optimal design of price scoring rules in construction contract tenders, as well as future analyses of the effects of the ESF and ALBC on competitive bidding behaviour.

Scoring rules and competitive behavior in best value construction auctions

This paper examines the extent to which engineers can influence the competitive behavior of bidders in Best Value or multi-attribute construction auctions, where both the (dollar) bid and technical non-price criteria are scored according to a scoring rule. From a sample of Spanish construction auctions with a variety of bid scoring rules, it is found that bidders are influenced by the auction rules in significant and predictable ways. The bid score weighting, bid scoring formula and abnormally low bid criterion are variables likely to influence the competitiveness of bidders in terms of both their aggressive/conservative bidding and concentration/dispersion of bids. Revealing the influence of the bid scoring rules and their magnitude on bidders’ competitive behavior opens the door for the engineer to condition bidder competitive behavior in such a way as to provide the balance needed to achieve the owner’s desired strategic outcomes.

Sportvereine als Interessenorganisationen?! – Ursachen und Auswirkungen von Ziel-Interessen-Divergenzen in freiwilligen Sportorganisationen

Für Sportvereine als Interessenorganisationen scheint die Rückbindung der Vereinsziele an die Mitgliederinteressen von zentraler Bedeutung zu sein. In der Vereinsrealität dürfte aber diese Rückbindung nur teilweise gewährleistet sein und folglich Ziel-Interessen-Divergenzen eher die Norm als die Ausnahme darstellen. Vor diesem Hintergrund stellt sich die Frage, welche Ursachen für Ziel-Interessen-Divergenzen verantwortlich zu machen sind und welche Auswirkungen sich daraus für die Vereine ergeben. Dieser Frage geht der vorliegende Beitrag nach, indem auf der Grundlage des Akteurtheoretischen Mehr-Ebenen-Modells zur Analyse der Entwicklung von Sportvereinen die struktur- und handlungsbedingten Ursachen und Auswirkungen von Divergenzen auf der Vereins- und Mitgliederebene beleuchtet werden. Mit Blick auf die Ursachen wurde der Einfluss der korporativen Vereinsstrukturen und der individuellen Handlungsorientierungen der Mitglieder auf Divergenzen untersucht. Die Befunde hierzu zeigen, dass Divergenzen einerseits durch einem zunehmenden Differenzierungs- und Hierarchisierungsgrad (z.B. Vereinsgröße, Umweltvernetzung, Oligarchisierung) begünstigt werden und andererseits vor allem bei einer primären Verfolgung von Eigeninteressen der Mitglieder auftreten. Hinsichtlich der Auswirkungen wurden die individuellen Mitgliederreaktionen und die korporativen Vereinsreaktionen auf Divergenzen analysiert. Diesbezüglich zeigen die Befunde, dass sowohl die Mitglieder als auch die Vereinsführung überwiegend konstruktiv auf Divergenzen reagieren (z.B. durch Problemansprache, Vertrauen, Kompromissfindung), so dass es vielen Vereinen offenbar relativ gut gelingt, Ziel-Interessen-Divergenzen bis zu einem gewissen Grad sowohl aushalten als auch aufarbeiten zu können.

MOIRA-PLUS use in decision making on the long-term management of contaminated freshwater bodies and catchments

In the mid-long-term after a nuclear accident, the contamination of drinking water sources, fish and other aquatic foodstuffs, irrigation supplies and people?s exposure during recreational activities may create considerable public concern, even though dose assessment may in certain situations indicate lesser importance than for other sources, as clearly experienced in the aftermath of past accidents. In such circumstances there are a number of available countermeasure options, ranging from specific chemical treatment of lakes to bans on fish ingestion or on the use of water for crop irrigation. The potential actions can be broadly grouped into four main categories, chemical, biological, physical and social. In some cases a combination of actions may be the optimal strategy and a decision support system (DSS) like MOIRA-PLUS can be of great help to optimise a decision. A further option is of course not to take any remedial actions, although this may also have significant socio-economic repercussions which should be adequately evaluated. MOIRA-PLUS is designed to allow for a reliable assessment of the long-term evolution of the radiological situation and of feasible alternative rehabilitation strategies, including an objective evaluation of their social, economic and ecological impacts in a rational and comprehensive manner. MOIRA-PLUS also features a decision analysis methodology, making use of multi-attribute analysis, which can take into account the preferences and needs of different types of stakeholders. The main functions and elements of the system are described summarily. Also the conclusions from end-user?s experiences with the system are discussed, including exercises involving the organizations responsible for emergency management and the affected services, as well as different local and regional stakeholders. MOIRAPLUS has proven to be a mature system, user friendly and relatively easy to set up. It can help to better decisionmaking by enabling a realistic evaluation of the complete impacts of possible recovery strategies. Also, the interaction with stakeholders has allowed identifying improvements of the system that have been recently implemented.

Toma de decisiones en grupo con información parcial y veto basada en medidas de la intensidad de dominancia

En la mayoría de problemas de decisión a los que nos enfrentamos no hay evidencia sobre cuál es la mejor elección debido a la complejidad de los mismos. Esta complejidad está asociada a la existencia de múltiples objetivos conflictivos y a que en muchos casos solo se dispone de información incompleta o imprecisa sobre los distintos parámetros del modelo de decisión. Por otro lado, el proceso de toma de decisiones se puede realizar en grupo, debiendo incorporar al modelo las preferencias individuales de cada uno de los decisores y, posteriormente, agregarlas para alcanzar un consenso final, lo que dificulta más todavía el proceso de decisión. La metodología del Análisis de Decisiones (AD) es un procedimiento sistemático y lógico que permite estructurar y simplificar la tarea de tomar decisiones. Utiliza la información existente, datos recogidos, modelos y opiniones profesionales para cuantificar la probabilidad de los valores o impactos de las alternativas y la Teoría de la Utilidad para cuantificar las preferencias de los decisores sobre los posibles valores de las alternativas. Esta tesis doctoral se centra en el desarrollo de extensiones del modelo multicriterio en utilidad aditivo para toma de decisiones en grupo con veto en base al AD y al concepto de la intensidad de la dominancia, que permite explotar la información incompleta o imprecisa asociada a los parámetros del modelo. Se considera la posibilidad de que la importancia relativa que tienen los criterios del problema para los decisores se representa mediante intervalos de valores o información ordinal o mediante números borrosos trapezoidales. Adicionalmente, se considera que los decisores tienen derecho a veto sobre los valores de los criterios bajo consideración, pero solo un subconjunto de ellos es efectivo, teniéndose el resto solo en cuenta de manera parcial. ABSTRACT In most decision-making problems, the best choice is unclear because of their complexity. This complexity is mainly associated with the existence of multiple conflicting objectives. Besides, there is, in many cases, only incomplete or inaccurate information on the various decision model parameters. Alternatively, the decision-making process may be performed by a group. Consequently, the model must account for individual preferences for each decision-maker (DM), which have to be aggregated to reach a final consensus. This makes the decision process even more difficult. The decision analysis (DA) methodology is a systematic and logical procedure for structuring and simplifying the decision-making task. It takes advantage of existing information, collected data, models and professional opinions to quantify the probability of the alternative values or impacts and utility theory to quantify the DM’s preferences concerning the possible alternative values. This PhD. thesis focuses on developing extensions for a multicriteria additive utility model for group decision-making accounting for vetoes based on DA and on the concept of dominance intensity in order to exploit incomplete or imprecise information associated with the parameters of the decision-making model. We consider the possibility of the relative importance of criteria for DMs being represented by intervals or ordinal information, or by trapezoidal fuzzy numbers. Additionally, we consider that DMs are allowed to provide veto values for the criteria under consideration, of which only a subset are effective, whereas the remainder are only partially taken into account.

Alternativas de análise para experimentos G × E multiatributo

Geralmente, nos experimentos genótipo por ambiente (G × E) é comum observar o comportamento dos genótipos em relação a distintos atributos nos ambientes considerados. A análise deste tipo de experimentos tem sido abordada amplamente para o caso de um único atributo. Nesta tese são apresentadas algumas alternativas de análise considerando genótipos, ambientes e atributos simultaneamente. A primeira, é baseada no método de mistura de máxima verossimilhança de agrupamento - Mixclus e a análise de componentes principais de 3 modos - 3MPCA, que permitem a análise de tabelas de tripla entrada, estes dois métodos têm sido muito usados na área da psicologia e da química, mas pouco na agricultura. A segunda, é uma metodologia que combina, o modelo de efeitos aditivos com interação multiplicativa - AMMI, modelo eficiente para a análise de experimentos (G × E) com um atributo e a análise de procrustes generalizada, que permite comparar configurações de pontos e proporcionar uma medida numérica de quanto elas diferem. Finalmente, é apresentada uma alternativa para realizar imputação de dados nos experimentos (G × E), pois, uma situação muito frequente nestes experimentos, é a presença de dados faltantes. Conclui-se que as metodologias propostas constituem ferramentas úteis para a análise de experimentos (G × E) multiatributo.