优化波尔多Métropole饮用水网络更新计划

Q4 Engineering
J. Blad, C. Sakarovitch, O. Chesneau, C. Leclerc
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摘要

网络更新是水和卫生环境中非常普遍的问题。显然,整个网络不能每年更换一次,因此必须选择要更新的管道部分。这一选择是由经济、政治和安全问题以及当地限制因素驱动的。同时考虑这些不同方面可能非常复杂,这就是为什么有时需要设置算法来帮助专家的工作。运筹学是这类问题的首选领域:它允许根据一个或多个给定目标进行优化,同时尊重特定于业务的约束。在我们的案例中,目标涉及指导选择要更新的管道的不同标准:断裂概率、管道年龄、材料和分支断裂概率。这些限制与工作直接相关:其中最重要的是执行连续项目,每个项目必须遵守最小和最大线性。通过方程化该目标和这些约束,我们获得了一个线性程序,以便为所述情况找到最佳更新计划。因此,我们建立了该模型,然后使用线性程序解算器解决了该模型,以满足自动化施工现场施工的需求,并为客户提供了制定更新计划的决策支持工具。该项目是为波尔多饮用水网络进行的,但所使用的方法可用于任何类型的网络,具有或多或少的业务限制。
本文章由计算机程序翻译,如有差异,请以英文原文为准。
Optimisation du plan de renouvellement du réseau d’eau potable de Bordeaux Métropole
Le renouvellement des réseaux est une problématique très présente dans les milieux de l’eau et de l’assainissement. Évidemment, le réseau entier ne peut pas être remplacé chaque année, c’est pourquoi il faut choisir les portions de canalisations à renouveler. Ce choix est guidé par des problématiques économiques, politiques, de sécurité, et liées aux contraintes du terrain. Ces différents aspects peuvent être extrêmement compliqués à prendre en compte simultanément, c’est pourquoi la mise en place d’algorithmes est parfois nécessaire pour aider les experts dans leur travail. La recherche opérationnelle est le domaine de prédilection pour ce type de problématique : elle permet une optimisation selon un ou plusieurs objectifs donnés, tout en respectant les contraintes propres au métier. Dans notre cas, l’objectif porte sur différents critères guidant le choix des canalisations à renouveler : la probabilité de casse, l’âge de la canalisation, le matériau et la probabilité de casse des branchements. Les contraintes quant à elles sont liées directement au métier : la plus importante d’entre elles est de réaliser des chantiers continus, avec un linéaire minimal et maximal par chantier à respecter. En mettant en équation cet objectif et ces contraintes, nous obtenons un programme linéaire à résoudre afin de trouver le plan de renouvellement optimal pour le cas de figure en question. Nous avons donc mis en place ce modèle, puis nous l’avons résolu à l’aide d’un solveur de programme linéaire pour répondre à ce besoin de construction automatisée de chantiers et fournir au client un outil d’aide à la décision dans l’élaboration des plans de renouvellement. Ce projet a été mené pour le réseau d’eau potable de Bordeaux, mais la méthodologie employée est réutilisable pour tout type de réseau, avec un nombre de contraintes métier plus ou moins important.
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