UNIVERSITÉ DU QUÉBEC À CHICOUTIMI MÉMOIRE PRÉSENTÉ À COMME EXIGENCE PARTIELLE

UNIVERSITÉ DU QUÉBEC À CHICOUTIMI
MÉMOIRE PRÉSENTÉ À
L'UNIVERSITÉ DU QUÉBEC À CHICOUTIMI
COMME EXIGENCE PARTIELLE
DE LA MAÎTRISE EN INFORMATIQUE
OFFERTE À
L'UNIVERSITÉ DU QUÉBEC À CHICOUTIMI
EN VERTU D'UN PROTOCOLE D'ENTENTE
AVEC L'UNIVERSITÉ DU QUÉBEC À MONTRÉAL
PAR
SIMON BOIVIN
RÉSOLUTION D'UN PROBLÈME DE SATISFACTION DE CONTRAINTES
POUR L'ORDONNANCEMENT D'UNE CHAÎNE D'ASSEMBLAGE
AUTOMOBILE
MARS 2005

bibliothèque
Paul-Emile-Bouletj
UIUQAC
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11
RESUME
Plusieurs avenues existent dans la littérature pour la résolution des problèmes
d'ordonnancement de la production. La complexité de ces problèmes rend nécessaire
l'emploi de stratégies de recherche de solutions évoluées. Parmi celles-ci figurent leur
modélisation sous la forme de problème de satisfaction de contraintes (CSP). Ce travail de
recherche a pour but d'intégrer les formalismes des méthodes de résolution des CSP pour la
résolution d'un problème d'ordonnancement de la production soit le problème de "car-
sequencing". Les travaux effectués s'inscrivent dans une optique d'exploration des
algorithmes de résolution de CSP et de leur application aux problèmes d'ordonnancement
de la production.
Dans un premier temps, les algorithmes de résolution de CSP existants sont étudiés
et une comparaison entre ceux-ci est effectuée afin de déceler les avantages et les
inconvénients de chacune des différentes méthodes de résolution suggérées dans la
littérature. Entre autres, les algorithmes basés sur un principe de retour en arrière lors des
situations d'inconsistance tels le BackTracking et le BackJumping sont étudiés. De plus,
l'ajout d'heuristiques guidant la recherche de solutions ainsi que les méthodes
d'apprentissage lors de la recherche sont exposées dans ce mémoire. Les algorithmes de
diminution de domaines développés dans la littérature tels le Forward-Checking et les
algorithmes de propagation de contraintes (AC) sont décrits et leurs implications sur la
recherche sont quantifiées. Finalement, quelques méthodes de parallélisation de la
recherche sont définies dans le cadre du présent travail de recherche.
Suite à l'énumération des méthodes de résolution développées et à leur comparaison,
ce travail de recherche couvre le développement d'un algorithme de résolution de CSP
appliqué au problème de "car-sequencing". Premièrement, une étude de ce problème ainsi
que des formulations possibles pour celui-ci est effectuée. Par la suite, le graphe de
contraintes associé au problème de "car-sequencing" est défini et une stratégie de résolution
du problème est décrite. Plus particulièrement, une méthode de diminution de l'espace de
recherche de solutions possibles induit par les contraintes de ce problème est définie.
L'algorithme de Forward-Checking est alors utilisé pour la résolution de ce problème
particulier. De plus, une étude sur l'utilisation d'heuristiques guidant la recherche de
solutions est effectuée. Finalement, une méthode de subdivision du problème initial en
sous-problèmes indépendants a été développée afin de favoriser la diversification de la
recherche de solutions lors d'une résolution concurrente.
Les instances de problèmes suggérées dans la librairie de problèmes CSPLib sont
utilisées comme base d'évaluation des méthodes développées. Les résultats obtenus dans le
cadre de ce projet de recherche ont été comparés aux meilleurs résultats obtenus dans la

Ill
littérature sur ces instances de problème. De plus, les résultats ont été comparés avec un
outil de résolution commercial soit ILOG Solver 6.O.
Les méthodes développées ont obtenu des résultats intéressants. En effet, pour un
premier groupe de 70 instances du problème de "car-sequencing", le Forward-Checking
développé a permis de surpasser les résultats obtenus par le solveur commercial ILOG
Solver 6.O. Par contre, sur un deuxième groupe de problèmes, certaines bonifications des
méthodes développées s'avèrent nécessaires. La diminution de l'espace de recherche
représente une voie à explorer dans des recherches futures pour ainsi favoriser la résolution
d'instances de problèmes non-satisfiables.

IV
REMERCIEMENTS
Au terme de ce travail, je tiens à remercier M. Marc Gravel, mon directeur de
maîtrise, pour sa patience, sa disponibilité et son support tout au long de ce projet. De plus,
je tiens à remercier M. Michael Krajecki pour sa supervision lors de mon stage de
recherche à l'Université de Reims Champagne-Ardenne. Ses précieux conseils m'ont
permis d'orienter mes recherches vers des avenues que je n'aurais su explorer seul.
Par le fait même, je veux remercier les doctorants et le personnel enseignant de cette
université. Plus particulièrement, M. Pierre-Paul Mérel, M. Olivier Flauzac et M.
Christophe Jaillet pour leur accueil chaleureux. Je tiens également à remercier M. Richard
Tremblay que j'ai eu le privilège de côtoyer dans le cadre de ce stage. Merci de m'avoir
fait profiter de vos expériences en recherche scientifique.
Je désire également remercier Mme Caroline Gagné pour ses conseils et son support.
Le fait d'avoir mis à ma disposition du matériel informatique me fut d'une grande aide lors
de mes recherches.
Je veux souligner aussi l'apport du personnel enseignant de l'UQAC ainsi que des
membres du Groupe de Recherche en Informatique. Les échanges que j'ai pu avoir avec
vous m'ont été d'une grande aide lors des travaux de recherche qui ont mené à l'écriture de
ce mémoire.
Je veux également souligner le travail d'évaluation de ce mémoire par M. Roger
Villemaire de l'Université du Québec à Montréal.