Planification tactique des grands projets d'ingénierie et de construction

Les grands projets d'ingénierie et de construction sont planifiés de façon hiérarchique afin de faire face à leur grande complexité. Ainsi, des échéanciers agrégés sont développés durant les premières phases de projet pour un large horizon et des échéanciers plus détaillés sont développés au fur et à mesure que le projet avance et que les informations se précisent. Les niveaux de planification agrégés sont caractérisés par des degrés élevés d'incertitude, notamment le niveau de planification tactique où des décisions importantes doivent toutefois être prises relativement à la détermination du budget de projet et des dates jalons et d'échéance. Au niveau de planification tactique, les pratiques courantes se basent sur l'ajout de sécurité dans les échéanciers tactiques de façon subjective et non fondée sur des méthodes scientifiques. Les niveaux d'agrégation sont également établis de façon arbitraire. Quant à la littérature scientifique, peu de modèles tactiques considérant l'incertitude ou évalués dans un contexte réaliste ont été proposés. En particulier, l'incertitude liée à l'agrégation des capacités est négligée dans la littérature. D'un autre côté, les hypothèses des approches proactives d'ordonnancement proposées pour le problème Resource Constrained Project Scheduling Problem (RCPSP) du niveau opérationnel ne sont pas adaptées aux hypothèses du problème Rough-Cut Capacity Planning (RCCP) du niveau tactique. Dans cette thèse, nous essayons de répondre à ces problématiques en proposant des approches de planification tactique adaptées au contexte complexe, incertain et dynamique des grands projets d'ingénierie et de construction. Nous commençons par proposer un modèle de base qui permet d'intégrer plusieurs niveaux d'agrégation des données à travers la variation des durées des périodes. L'évaluation des résultats dans un contexte incertain et dynamique a permis de relever d'une part l'avantage de l'agrégation des périodes dans la réduction considérable des temps de calcul et d'autre part l'impact négatif qu'elle engendre sur la robustesse des estimations. Nous avons proposé une approche de planification proactive destinée à la variante time-driven du problème RCCP facilement exploitable en pratique et qui permet d'améliorer grandement la robustesse du coût de projet estimé sous l'influence des incertitudes liées aux charges de travail et à l'agrégation des capacités. Nous avons également proposé des approches proactives destinées à la variante resource-driven du problème RCCP qui permettent d'améliorer la robustesse des dates jalons y compris la date d'échéance du projet sous l'influence des incertitudes citées plus haut. La comparaison de ces approches montre que la stratégie gagnante de protection des dates jalons contre les dépassements est de concentrer les marges de temps à la fin des chemins menant à ces dates.

Abstract

Large scale engineering and construction projects are planned hierarchically in order to face the high level of complexity inherent to them. As such, aggregate schedules are generated for a large horizon during the first phases of the project and detailed schedules are developed as the project advances and more accurate information becomes available. The aggregate planning levels are characterized by a high level of uncertainty, especially the tactical planning level where important decisions are made concerning the project budget, milestones and due dates. At the tactical planning level, common practices are based on adding security in tactical schedules in subjective and non-scientifically based ways. Aggregation levels are also arbitrarily established. As for the scientific literature, very few tactical planning models explicitly consider uncertainty or evaluate their models in a realistic context. In particular, the uncertainty related to the aggregation of capacity estimates is neglected in the literature. On the other hand, the proactive scheduling approaches intended for the Constrained Project Scheduling Problem (RCPSP) at the operational level are based on different hypotheses than the ones of the Rough-Cut Capacity Planning (RCCP) problem intended for the tactical planning level. In this thesis, we try to address these issues by proposing tactical planning approaches appropriate to the complex, uncertain and dynamic context of large scale engineering and construction projects. We begin by proposing a base model that integrates different planning levels by varying the durations of the periods. The results evaluation in an uncertain and dynamic environment shows the considerable reduction of the computational times when aggregating the periods while a decrease in the robustness of the estimations is noticed. We have therefore proposed an easily implementable proactive planning approach for the time-driven variant of the RCCP problem that considerably improves the robustness of cost estimations in presence of the uncertainties related to the aggregation of capacities and to work contents. We have also proposed a number of proactive approaches for the resource-driven variant of the RCCP problem that improve the robustness of project milestones including the due date of the project in the presence of the uncertainties cited above. The comparison of these approaches shows that the best protection strategy of the milestones against delays is to concentrate time buffers at the end of the paths leading to these milestones.