Multi-echelon inventory optimization problems in a closed-loop supply chain : an application to Air Liquide company

Optimisation multi-échelon des stocks dans une chaîne d'approvisionnement en boucle fermée : une application à l'entreprise Air Liquide Cette thèse s'est déroulée dans le cadre de la chaire Supply Chain Management de CentraleSupélec (entreprises partenaires : Air Liquide, L'Oreal et Safran). La thèse se focalise sur l'optimisation des niveaux de stock au sein d'une supply chain en boucle fermée (CLSC), en mettant l'accent sur la CLSC des bouteilles de gaz d'Air Liquide. Cette entreprise de renom dans la production et distribution de gaz industriels a entrepris un projet de gestion intégrée des stocks dans le cadre de sa transformation digitale, visant à améliorer son efficacité opérationnelle en coordonnant la gestion des stocks des bouteilles de gaz avec les prévisions de demande et les politiques de gestion des retours des bouteilles avec les clients finaux.La thèse aborde deux principales problématiques : premièrement, une amélioration de l'intégration aval en tenant compte des prévisions de demande et des retours des bouteilles de gaz réutilisables (RPM). Deuxièmement, elle se penche sur l'intégration de la CLSC aval de distribution des produits avec la CLSC amont de réparation des bouteilles de gaz.Cette thèse se compose de trois parties. Dans la première partie, l'accent est mis sur la catégorisation de la demande au sein d'Air Liquide, suivie de l'exploration de modèles statistiques pour représenter au mieux cette demande. La loi négative binomiale se révèle être le modèle le plus robuste pour l'ensemble des catégories, tandis que la loi compound poisson est privilégiée pour les produits à rotation faible et sporadique. La deuxième partie s'intéresse à la gestion des stocks dans la partie aval de la CLSC, les centres de remplissage. Un modèle série multi-échelons à deux niveaux avec retours est utilisé, et une heuristique de décomposition en deux systèmes mono-échelon est proposée. Grâce à cette approche, les stocks des produits commandés régulièrement sont réduits de 11.5%, et ceux des produits sporadiques de 6.4%. Enfin, dans la troisième partie, l'étude s'élargit pour englober l'ensemble de la CLSC des bouteilles de gaz en intégrant les centres de réparation. Pour optimiser globalement les niveaux de stock, les politiques de révision périodique des stocks et la politique d'achat de nouveaux RPMs, un système de distribution multi-échelons avec des retours est modélisé. Une approche de décomposition-agrégation est mise en œuvre, décomposant le système en des systèmes en série représentant les stocks, puis optimisant les niveaux de stock cible dans ces systèmes en série avant d'agréger les résultats au centre de réparation de chacun des systèmes en série. Cette approche permet de réduire les coûts globaux de stock de 12.63% pour les produits à demande régulière et de 21.89% pour les produits à profil de demande sporadique.Ces méthodes de résolution, notamment les heuristiques de décomposition utilisées dans chaque partie, apportent une contribution significative à la gestion des stocks dans les chaînes logistiques en boucle fermée (CLSC), en particulier dans les systèmes de distribution multi-échelons avec des retours. Ces approches offrent des opportunités d'amélioration aux professionnels de la gestion des stocks dans les CLSC.