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Bouzoubaa Yahya

Auteur/e

Bouzoubaa Yahya

Discipline

Informatique

Titre

Méthodes exactes et heuristiques pour l’optimisation de l’agencement d’un logement : application aux situations de handicap

Université

Lorraine

Date de soutenance

30/11/2017

Directeur/trice de thèse

Anass Nagih, Alain Pruski et Christian Minich

Résumé

Le volet applicatif de cette thèse porte sur l'agencement d'un logement destiné à une personne en situation de handicap. L'agencement désigne le choix de la position, de la forme et des dimensions des pièces, des portes et des couloirs. L'agencement est généralement élaboré par un architecte, dans le respect d'un nombre si élevé de contraintes qu'il lui est difficile de parvenir qu'il parvienne à toutes les satisfaire : il y a d'abord des contraintes architecturales évidentes : non recouvrement des pièces, largeur suffisante des couloirs, accessibilité à tout point du lieu à partir de tout autre point, nécessité de placer certaines pièces sur des arrivées ou évacuations … Il y a ensuite les contraintes imposées par le handicap : largeur accrue des couloirs (déplacement en fauteuil), nécessité d'assurer un effort quotidien minimum (lutte contre le vieillissement), limitation des escaliers (asthme sévère), éloignement d'une pièce des murs mitoyens (surdité) .... Et il y a finalement les souhaits exprimés par le futur occupant, par exemple minimiser certains trajets, maximiser l’éloignement entre deux pièces ou imposer l’orientation d’une pièce. D’un point de vue formel, notre travail a consisté à développer d'une part des modèles mathématiques et des méthodes algorithmiques capables de gérer ces contraintes et d'autre part des prototypes logiciels opérationnels. Les méthodes élaborées relèvent de deux approches : l'optimisation d'un agencement conçu par l'architecte et la synthèse d'un agencement sans suggestion initiale de l'architecte. La synthèse d'un plan a été abordée comme un problème de type « bin-packing » (réputé NP-difficile) avec des contraintes additionnelles : les objets à placer - les pièces - ont des tailles variables et ils sont soumis à des contraintes fonctionnelles. La méthode de résolution s'appuie sur un premier modèle mathématique, qui prend la forme d’un programme quadratique (linéarisé par la suite) en variables mixtes. Elle a été appliquée avec succès pour placer les pièces d'un logement, pour les dimensionner, pour déterminer les couloirs assurant une complète accessibilité au logement et pour prendre en compte certaines contraintes imposées par le handicap du futur occupant. Un deuxième modèle mathématique a été élaboré pour le placement des portes et une heuristique a enfin été développée pour affecter l'espace occupé par les couloirs non indispensables aux pièces avoisinantes. La totalité de cette démarche a été programmée dans un prototype logiciel pleinement opérationnel. Le deuxième ensemble de contributions concerne l'optimisation d'un agencement existant. Cette optimisation a été conçue comme un processus itératif enchaînant évaluation et modification (amélioration) d'un agencement. Il est décliné de quatre manières : une métaheuristique de type « recuit simulé » et trois méthodes de type « recherche locale », qui explorent l’espace des solutions en utilisant des voisinages spécialement définis. Cette approche a d'une part permis d’appréhender le caractère multicritère de cette problématique et a d'autre part exigé la mise en œuvre de nombreux algorithmes géométriques. Ces travaux sont implantés dans un deuxième prototype logiciel. Ce projet a nécessité la participation à de nombreuses manifestations au-delà du domaine de l’informatique, nationales et régionales, scientifiques et non-scientifiques, organisées par différents organismes politiques et associatifs travaillant sur la problématique du handicap et de l’accessibilité, afin de bien appréhender les attentes du monde scientifique et socioprofessionnel. Cette phase prospective a été concrétisée par la rédaction de nombreux rapports qui ont alimentés la bibliographie du mémoire de thèse.

Mots clés

Handicap, habitation, optimisation combinatoire

Principales conclusions

Deux prototypes logiciels pour faire la synthèse et le réaménagement d’un lieu de vie pour un habitant handicapé.
Les deux prototypes sont basés sur des modèles mathématiques en nombre entier et sur des heuristiques et métaheurisqtiques pour la génération de plans adaptés

Accès en ligne

http://docnum.univ-lorraine.fr/public/DDOC_T_2017_0369_BOUZOUBAA.pdf

Articles/WP liés à la thèse

Bouzoubaa, C. Minich, A. Nagih, A. Pruski: Evaluating the adaptation of a dwelling to a disabled person: a graph-based approach, CIE45, Int. Conf. Computers & Industrial Engineering, Metz, France, Octobre 28-30, 2015, vol 2, pp. 728 -735.

Bouzoubaa, C. Minich, A. Nagih, A. Pruski: Synthesis of a dwelling layout as a packing problem using objects of varying sizes, CODIT, Int. Conf. COntrol, Decision and Information Technologies, Saint Juilian’s, Malte, Avril 6-8, 2016, pp. 758-762.

Y.Bouzoubaa, C.Minich, A.Nagih, A.Pruski: Système informatique d’évaluation de l’adéquation d’un logement à un futur occupant handicapé, JCJC’15, Colloque Jeunes Chercheuses Jeunes Chercheurs Handicap, Vieillissement, Indépendance, Insertion, Technologies, IFRATH, Paris, France,  Juin 2015

Y. Bouzoubaa, C. Minich, A. Nagih, A. Pruski:  Adaptation automatisée d’un logement aux besoins d’un futur occupant handicapé, Recherche & Accessibilité, Tome1, Ministère du logement, de légalité des territoires et de la ruralité, Ministère de l’écologie, du développement durable et de l’énergie, Paris, septembre 2015

CV

https://drive.google.com/file/d/1PTOBq81I5Iy25BobVOfzhMesjut2dbXJ/view?usp=sharing