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HAL Id: tel-01810764 https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-01810764 Submitted on 8 Jun 2018 HAL is a multi-disciplinary open access archive for the deposit and dissemination of sci- entific research documents, whether they are pub- lished or not. The documents may come from teaching and research institutions in France or abroad, or from public or private research centers. L’archive ouverte pluridisciplinaire HAL, est destinée au dépôt et à la diffusion de documents scientifiques de niveau recherche, publiés ou non, émanant des établissements d’enseignement et de recherche français ou étrangers, des laboratoires publics ou privés. Méthodes exactes et heuristiques pour l’optimisation de l’agencement d’un logement : application aux situations de handicap Yahya Bouzoubaa To cite this version: Yahya Bouzoubaa. Méthodes exactes et heuristiques pour l’optimisation de l’agencement d’un loge- ment : application aux situations de handicap. Modélisation et simulation. Université de Lorraine, 2017. Français. NNT : 2017LORR0369. tel-01810764 AVERTISSEMENT Ce document est le fruit d'un long travail approuvé par le jury de soutenance et mis à disposition de l'ensemble de la communauté universitaire élargie. Il est soumis à la propriété intellectuelle de l'auteur. Ceci implique une obligation de citation et de référencement lors de l’utilisation de ce document. D'autre part, toute contrefaçon, plagiat, reproduction illicite encourt une poursuite pénale. Contact : ddoc-theses-contact@univ-lorraine.fr LIENS Code de la Propriété Intellectuelle. articles L 122. 4 Code de la Propriété Intellectuelle. articles L 335.2- L 335.10 http://www.cfcopies.com/V2/leg/leg_droi.php http://www.culture.gouv.fr/culture/infos-pratiques/droits/protection.htm Pour l’obtention du grade de Docteur de l’Université de Lorraine Spécialité : Informatique Intitulée Méthodes exactes et heuristiques pour l’optimisation de l’agencement d’un logement – application aux situations de handicap – THÈSE Présentée par Yahya BOUZOUBAA CHU Feng Rapporteur - Professeur, Université d’Evry HIFI Mhand Rapporteur - Professeur, Université de Picardie Jules Vernes (Amiens) ELLOUMI Sourour Examinateur - Professeur, ENSTA ParisTech SAUER Nathalie Examinateur - Professeur, Université de Lorraine SLIMANE Mohamed Président du jury - Professeur, Université de Tours NAGIH Anass Directeur de thèse - Professeur, Université de Lorraine PRUSKI Alain Co-directeur de thèse - Professeur, Université de Lorraine MINICH Christian Co-encadrant – Maître de conférences, Université de Lorraine B C Remerciements Je tiens à exprimer à travers ces mots ma profonde gratitude à mes encadrants de thèse Anass NAGIH, Professeur à l’université de Lorraine, Alain PRUSKI, Professeur à l’université de Lorraine, et Christian MINICH, Maître de conférences à l’université de Lorraine. Cette thèse aurait eu un autre goût sans leur confiance et leur implication tout au long de ces années de doctorat. Mes remerciements vont également aux membres de mon jury de thèse : Feng CHU, Professeur à l’Université d’Evry, et Mhand HIFI, Professeur à l’Université de Picardie Jules Vernes, pour avoir accepté d’examiner ce travail en qualité de rapporteurs, Sourour ELLOUMI, Professeur à ENSTA ParisTech, et Nathalie SAUER, Professeur à l’Université de Lorraine, pour avoir accepté de faire partie du jury en qualité d’examinateurs, et Mohammed SLIMANE, professeur à l’Université de Tours, pour avoir accepté de présider ce jury de thèse. Un grand merci à mes collègues que j’ai pu côtoyer pendant ce doctorat, que ce soit dans mes activités de recherche au sein du laboratoire LCOMS ou dans mes activités d’enseignement à l’UFR MIM et à l’UFR SciFa. Je remercie chaleureusement mes parents Majda et Jaouad, ma sœur Soukayna et mon frère Mohamed de m’avoir soutenu durant ces longues années d’études, le chemin était long mais il valait la peine. Merci également à mes amis qui étaient là jusqu’au dernier souffle. D E « Le vrai pouvoir, c’est la connaissance » Francis Bacon (1561 – 1626). Scientifique et philosophe anglais F G Table des matières Remerciements .................................................................................................................. C Introduction ....................................................................................................................... 1 Chapitre I --- Etat de l’art .................................................................................................... 3 1. Introduction ......................................................................................................................... 3 2. Handicap .............................................................................................................................. 3 2.1. Etymologie du mot handicap ............................................................................................... 3 2.2. Définition du handicap ........................................................................................................ 4 2.3. Vers une classification internationale du handicap ............................................................. 4 2.3.1. Classification Internationale des Handicaps (CIH/CIM) ............................................................ 4 2.3.2. Classification Internationale du Fonctionnement, du Handicap et de la Santé (CIF/CIM-10) .. 5 2.4. Vers un processus d’automatisation en France .................................................................. 6 2.4.1. Loi du 30 juin 1975 d’orientation en faveur des personnes handicapées ................................ 6 2.4.2. Le droit à la compensation : la loi du 11 février 2005 pour l’égalité des droits et des chances, la participation et la citoyenneté des personnes handicapées .................................................................. 6 2.5. Les différents types de handicap ......................................................................................... 7 3. Aménagement spatial .......................................................................................................... 8 3.1. Aménagement du territoire durable ................................................................................... 9 3.1.1. Aménagement du territoire pour l’accessibilité aux personnes handicapées ........................ 10 3.1.2. Quelques initiatives pour un territoire accessible aux personnes handicapées ..................... 12 3.1.2.1. Grenoble : Projet INNOVACCES .......................................................................................... 12 3.1.2.2. Nantes : un plan d’actions handicap 2014-2020 pour répondre aux enjeux d’accessibilité 13 3.2. Aménagement d’un espace intérieur ................................................................................ 13 3.2.1. ERP : Etablissement recevant du public .................................................................................. 13 3.2.2. Habitat .................................................................................................................................... 14 4. Diverses approches de l’agencement ................................................................................. 17 4.1. Introduction ....................................................................................................................... 17 4.2. Typologies et caractéristiques des problèmes de placements .......................................... 17 4.3. Définition ........................................................................................................................... 19 4.4. Formulation du problème et nature des contraintes à respecter ..................................... 20 5. Travaux existants ............................................................................................................... 22 5.1. Problème de conception de circuits VLSI .......................................................................... 23 5.2. Problème d’agencement d’un environnement intérieur .................................................. 23 5.2.1. Travaux de Schwarz et al ........................................................................................................ 23 5.2.2. Travaux de Michalek et al. ...................................................................................................... 25 5.2.2.1. Module d’optimisation géométrique ................................................................................. 26 5.2.2.1.1. Les contraintes supportées .......................................................................................... 26 5.2.2.1.1. Les fonctions objectifs utilisées ................................................................................... 26 5.2.2.1.2. Les méthodes de résolutions ....................................................................................... 27 5.2.2.2. Module d’optimisation topologique .................................................................................. 27 5.2.2.2.1. Les contraintes et les fonctions objectif supportées ................................................... 29 5.2.2.2.2. Les méthodes de résolutions ....................................................................................... 29 5.2.2.3. Exemple .............................................................................................................................. 29 5.2.3. Projet HM2PH (Habitat Modulaire et Mobile pour Personnes Handicapées) ........................ 30 5.2.4. Les travaux de Leloup [50] ...................................................................................................... 30 5.2.4.1. Les bases de données pour une analyse des déficiences et capacités de l’habitant ......... 30 5.2.4.2. Moteur de génération Automatique de plans (MoGAP) .................................................... 31 a. Méthode basée sur l’algorithme génétique ....................................................................... 32 b. Méthode basée sur la procédure de séparation et d’évaluation ....................................... 33 5.2.4.3. Validation du plan final ...................................................................................................... 33 5.2.5. Quelques remarques .............................................................................................................. 33 H 5.2.6. Les travaux de Puret [68] ........................................................................................................ 33 5.2.6.1. Modélisation des besoins et souhaits de l’habitant ........................................................... 34 5.2.7. Module de génération de plans .............................................................................................. 35 5.2.7.1. Recherche topologique ...................................................................................................... 36 5.2.7.2. Optimisation géométrique ................................................................................................. 36 5.2.8. Quelques remarques .............................................................................................................. 37 6. Conclusion ......................................................................................................................... 37 Chapitre II --- Modélisation et Algorithmes géométriques ................................................ 39 1 Introduction ....................................................................................................................... 39 2 Produit scalaire et produit vectoriel ................................................................................... 40 3 Calcul du sens de rotation d'un polygone / La normale orientée à un polygone .................. 41 4 Un sommet d'un polygone est-il convexe ou concave ? ...................................................... 42 5 Normale extérieure / intérieure à un segment d'un polygone ............................................ 42 6 Calcul du pourtour d'une pièce ........................................................................................... 43 7 Une pièce est-elle orientée vers une direction donnée ? .................................................... 46 8 Une pièce ne donne pas vers une direction donnée ? ......................................................... 48 9 Calculer un point à l’intérieur d’un polygone ...................................................................... 48 10 Vérifier si un point est dans la région du plan entourée par un polygone ........................ 49 11 Aire d'un polygone ......................................................................................................... 52 12 Angle d'un sommet d'un polygone ................................................................................. 52 13 Calcul de l'offset à un polygone ...................................................................................... 53 14 Distance d'un point à un segment ................................................................................... 55 15 Inclusion d'un polygone dans un autre ........................................................................... 55 16 Forme raisonnable ......................................................................................................... 58 17 Détection des couloirs .................................................................................................... 60 18 Distance d'un segment à un obstacle .............................................................................. 63 Chapitre III --- Synthèse d’un aménagement ..................................................................... 67 1. Introduction ....................................................................................................................... 67 2. Placement et dimensionnement des pièces ........................................................................ 69 2.1. Première approche de modélisation mathématique (modèle 1) ...................................... 69 2.1.1. Les entrées .............................................................................................................................. 69 2.1.2. Les variables ............................................................................................................................ 70 2.1.3. Le modèle mathématique ....................................................................................................... 71 2.1.4. Explication de la fonction objectif .......................................................................................... 72 2.1.5. Justification des contraintes ................................................................................................... 73 2.2. Deuxième approche de modélisation mathématique (modèle 2) .................................... 76 2.2.1. Les entrées .............................................................................................................................. 76 2.2.2. Les variables ............................................................................................................................ 76 2.2.3. Le modèle mathématique ....................................................................................................... 77 2.2.4. Explication des contraintes ..................................................................................................... 78 2.2.5. Explication de la fonction objectif .......................................................................................... 78 3. Placement des portes ......................................................................................................... 78 3.1. Les entrées ........................................................................................................................ 80 3.2. Les variables ...................................................................................................................... 81 3.3. Le modèle mathématique ................................................................................................. 81 3.4. Explications des contraintes .............................................................................................. 81 3.5. Explications de la fonction objectif .................................................................................... 82 4. Suppression des couloirs inutiles ........................................................................................ 82 4.1. Sélection des murs autorisés à se déplacer ....................................................................... 83 4.2. Tri des murs à déplacer par priorité décroissante ............................................................. 84 4.3. Amplitude de l’éloignement d’un mur .............................................................................. 84 4.4. Algorithme de suppression des couloirs inutiles ............................................................... 86 I 5. Gestion du handicap .......................................................................................................... 88 5.1. Prise en compte du handicap ............................................................................................ 88 5.2. Illustration ......................................................................................................................... 90 5.3. Tableau récapitulatif des résultats des trois scénarios ................................................... 103 6. Résultats expérimentaux pour les deux modèles de placement et dimensionnement des pièces ...................................................................................................................................... 104 6.1. Présentation générale ..................................................................................................... 104 6.2. Résultats du premier modèle .......................................................................................... 106 6.3. Résultats du modèle 2 ..................................................................................................... 108 6.4. Modèle 1 versus Modèle 2 .............................................................................................. 110 7. Bilan ................................................................................................................................ 112 8. Discussion ........................................................................................................................ 112 Chapitre IV --- Amélioration d’un aménagement ............................................................ 114 1. Introduction ..................................................................................................................... 114 2. Modélisation d’un aménagement uploads/Litterature/ ddoc-t-2017-0369-bouzoubaa.pdf