Système interactif d'aide à la décision basé sur des algorithmes génétiques pour l'optimisation multi-objectifs

摘要

Dans de nombreux secteurs de l'industrie, les décideurs sont confrontés à des problèmes complexes, de grande dimension et multi-objectifs. Prendre une décision, pour ce genre de problèmes, nécessite en général l'optimisation simultanée de plusieurs objectifs souvent contradictoires. Malheureusement, la complexité des problèmes industriels, le nombre sans cesse croissant d'objectifs à optimiser simultanément et la rapidité des changements de l'environnement raccourcissent considérablement les délais de prise de décision tout en rendant cette tâche plus difficile pour les gestionnaires. Des outils informatiques comme les systèmes interactifs d'aide à la décision (SIAD) s'avèrent donc d'une grande utilité pour le décideur car ils favorisent une répartition évolutive des compétences entre l'utilisateur et la machine et offrent une bonne intégration de l'homme et de la machine dans le processus de décision. Les SIAD permettent donc au décideur d'évaluer la situation, les diverses alternatives et leurs impacts éventuels.ududRécemment, les techniques d'optimisation multi-objectifs à l'aide d'algorithmes évolutionnaires, et plus particulièrement d'algorithmes génétiques, suscitent de plus en plus d'intérêt auprès des chercheurs notamment à cause de leur faculté à exploiter de vastes espaces de recherche et à générer des compromis multiples en une seule étape d'optimisation. Les algorithmes génétiques tentent de simuler le processus de sélection naturelle dans un environnement hostile lié au problème à résoudre en s'inspirant des théories de l'évolution proposées par Darwin et des méthodes de combinaison de gènes introduites par Mendel.ududCe mémoire propose d'intégrer les systèmes interactifs d'aide à la décision, l'optimisation multi-objectifs et les algorithmes génétiques afin de proposer un outil performant permettant la résolution de problèmes d'optimisation multi-objectifs. Dans le SIAD proposé, le traitement d'un problème multi-objectifs se fera en deux phases. La première phase consiste à approximer l'ensemble Pareto optimal. Cette étape sera réalisée à l'aide d'un nouvel algorithme génétique multi-objectifs hybride. Cette approche combine un algorithme génétique basé sur les concepts d'élitisme, de niche et de dominance Pareto avec des opérateurs de recherche locale. La deuxième phase utilise l'expérience du décideur afin d'approfondir la recherche dans une zone plus spécifique de l'ensemble pseudo Pareto Optimal en fonction des préférences exprimées par celui-ci. Pour cela, une approche générique de recherche de solutions de compromis est combinée avec un algorithme génétique. Le SIAD proposé est un outil flexible et facile d'utilisation grâce à son interface homme-machine conviviale. Cet outil ne constitue qu'un support à la prise de décision, la décision finale restant du ressort du planificateur. Un exemple d'application du SIAD proposé a été réalisé pour aborder un problème d'ordonnancement industriel rencontré dans une entreprise de production d'aluminium. Cette application montre bien l'intérêt pratique de ce genre de système.udududBien qu'ayant produit des résultats très encourageants, ce travail de recherche représente surtout une première exploration des possibilités offertes par la combinaison de trois domaines de recherche en constante évolution : les SIAD, l'optimisation multi-objectifs et les algorithmes génétiques. L'union de ces trois champs de recherche laisse entrevoir des possibilités intéressantes pouvant mener à la conception de nouveaux outils de résolution permettant l'élaboration de scénarios pour éclairer la prise de décision. Ce travail peut donc être considéré comme une contribution vers l'élaboration et l'implantation de ce genre d'outils.ud