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Montréal Août 2003 © 2003 Renaud Caillet. Tous droits réservés. All rights rese

Montréal Août 2003 © 2003 Renaud Caillet. Tous droits réservés. All rights reserved. Reproduction partielle permise avec citation du document source, incluant la notice ©. Short sections may be quoted without explicit permission, if full credit, including © notice, is given to the source. Série Scientifique Scientific Series 2003s-53 Analyse multicritère : Étude et comparaison des méthodes existantes en vue d’une application en analyse de cycle de vie Renaud Caillet CIRANO Le CIRANO est un organisme sans but lucratif constitué en vertu de la Loi des compagnies du Québec. Le financement de son infrastructure et de ses activités de recherche provient des cotisations de ses organisations- membres, d’une subvention d’infrastructure du ministère de la Recherche, de la Science et de la Technologie, de même que des subventions et mandats obtenus par ses équipes de recherche. CIRANO is a private non-profit organization incorporated under the Québec Companies Act. Its infrastructure and research activities are funded through fees paid by member organizations, an infrastructure grant from the Ministère de la Recherche, de la Science et de la Technologie, and grants and research mandates obtained by its research teams. Les organisations-partenaires / The Partner Organizations PARTENAIRE MAJEUR . Ministère du développement économique et régional [MDER] PARTENAIRES . Alcan inc. . Axa Canada . Banque du Canada . Banque Laurentienne du Canada . Banque Nationale du Canada . Banque Royale du Canada . Bell Canada . Bombardier . Bourse de Montréal . Développement des ressources humaines Canada [DRHC] . Fédération des caisses Desjardins du Québec . Gaz Métropolitain . Hydro-Québec . Industrie Canada . Ministère des Finances [MF] . Pratt & Whitney Canada Inc. . Raymond Chabot Grant Thornton . Ville de Montréal . École Polytechnique de Montréal . HEC Montréal . Université Concordia . Université de Montréal . Université du Québec à Montréal . Université Laval . Université McGill ASSOCIÉ À : . Institut de Finance Mathématique de Montréal (IFM 2) . Laboratoires universitaires Bell Canada . Réseau de calcul et de modélisation mathématique [RCM2] . Réseau de centres d’excellence MITACS (Les mathématiques des technologies de l’information et des systèmes complexes) ISSN 1198-8177 Les cahiers de la série scientifique (CS) visent à rendre accessibles des résultats de recherche effectuée au CIRANO afin de susciter échanges et commentaires. Ces cahiers sont écrits dans le style des publications scientifiques. Les idées et les opinions émises sont sous l’unique responsabilité des auteurs et ne représentent pas nécessairement les positions du CIRANO ou de ses partenaires. This paper presents research carried out at CIRANO and aims at encouraging discussion and comment. The observations and viewpoints expressed are the sole responsibility of the authors. They do not necessarily represent positions of CIRANO or its partners. Analyse multicritère : Étude de comparaison des méthodes existantes en vue d’une application en analyse de cycle de vie * Renaud Caillet† Résumé / Abstract L’analyse de cycle de vie est un concept environnemental de plus en plus appliqué dans le monde de l’entreprise. Il ne remplace pas les normes environnementales, mais donne aux décideurs un moyen de comparer différentes solutions possibles (qui peuvent être des processus, des biens, des services, etc.). Il y a peu, ce concept a fait l’objet de normes environnementales ISO. Cependant, l’analyse de cycle de vie est toujours un domaine où la recherche est active (définition des impacts, pondération, etc.). Notamment, un des problèmes de l’analyse de cycle de vie est de combiner les différents indicateurs, de les agréger et d’en déduire un classement des solutions possibles. L’analyse multicritère est un concept plus vieux, mais sa structure est équivalente à celle de l’analyse de cycle de vie. De plus, c’est aussi un outil pour des décideurs, permettant de sélectionner une solution. De nombreuses méthodes ont été proposées pour agréger les performances de chacune des solutions relativement à chacun des critères. Les deux premières parties de ce papier sont une présentation de quelques unes des principales méthodes d’analyse multicritère; ainsi qu’une brève introduction à l’analyse de cycle de vie. Nous évaluons ensuite quels pourraient être les apports de l’analyse multicritère à l’analyse de cycle de vie, et quels en seraient les obstacles. L’idée de base est d’appliquer l’analyse multicritère à l’analyse de cycle de vie. Quelques papiers ont déjà été écrits en ce sens, proposant des règles pour construire une famille cohérente de critères, etc. Mais parmi les nombreuses méthodes multicritère, nous ne savons toujours pas laquelle choisir. Il y a bien des façons d’agréger des indicateurs, et la méthode d’analyse multicritère devrait être évaluée selon plusieurs points : est-elle compensatoire ?, fournit-elle un résultat numérique ?, etc. Nous pensons qu’il n’y a pas de méthode unique, applicable à tous les problèmes. On devrait certainement choisir la méthode la plus adaptée à un problème et un contexte spécifique. Ce papier évalue également certaines méthodes à l’aide de leurs logiciels associés, en implémentant des données d’analyse de cycle de vie. Mots clés : Méthode d’analyse multicritère, analyse de cycle de vie, analyse multicritère d’aide à la décision, agrégation, choix de méthode. * Je remercie Bernard Sinclair-Desgagné et Dina Feigenbaum du CIRANO qui m’ont si bien encadré, Renée Michaud, Sandra Estrela, Pascal Lesage, Gontran Bage et Jean-François Ménard du CIRAIG pour leur aide ainsi que Caroline Gaudreault et Erica Salazar de la Chaire CRSNG pour leurs précieux conseils. † Étudiant en maîtrise, CIRANO, Montréal, Canada et École Polytechnique, Palaiseau, France. Life cycle analysis is an environmental concept that is more and more applied in companies that take care of environment. It does not replace environmental laws, but it gives managers a mean to compare different alternatives (which can be goods, processes, services, etc.). Lately this concept has been integrated in environmental ISO norms. However it is still a subject where research is quite active (definition of impacts, weighting, etc. ). One problem for life cycle analysis is to combine the different indicators and aggregate them, to get a ranking of all the alternatives. Multicriteria analysis is an older concept , but its framework fits the methodology of life cycle analysis. Moreover it is also a tool for managers to select an alternative. Many methods have been proposed to aggregate the performances of an alternative relatively to a criterion. The first two parts consist in a presentation of some multicriteria decision making methods, and a brief presentation of life cycle analysis. Then we evaluate what could multicriteria analysis bring to life cycle analysis, and what are the obstacles for the application of multicriteria analysis to life cycle analysis. The basic idea is to apply multicriteria analysis to life cycle analysis. Some papers have already been written, proposing rules to get coherent criteria, etc. But among the many existing multicriteria methods, we still don’t know which one to choose. There are many ways to aggregate indicators and the multicriteria method chosen should be evaluated on some points : is it compensatory ?, does it provide a real number as a result ?, etc. We think that there is no unique method which can be applied to all problems, but we should certainly choose the most suitable method for a specific problem or context. In this paper some methods will be evaluated with their associated softwares, using life cycle analysis data. Keywords: Multicriteria analysis (MCA) method, life cycle analysis (LCA), multiple criteria decision aid, aggregation, choice of method. 4 SOMMAIRE Introduction 5 I- Présentation des principales méthodes d’analyse multicritère 6 A- Les méthodes de sur-classement 7 1- Les méthodes ELECTRE 7 a. ELECTRE I 7 b. ELECTRE III 10 c. ELECTRE IV 13 2- Les méthodes PROMETHEE 14 a. Ossature générale 14 b. PROMETHEE I 16 c. PROMETHEE II 16 B- Les méthodes basées sur la théorie de l’utilité 16 1- MAUT 16 2- Somme pondérée 17 C- Autres méthodes 18 1- AHP 18 2- MACBETH 21 II- Présentation du concept d’analyse de cycle de vie 23 A- Définition de l’objectif et des frontières du système 24 B- Inventaire 25 C- Détermination des poids d’impact 26 D- Interprétation 27 III- Application de l’analyse multicritère à l’analyse de cycle de vie 29 A- État des lieux des méthodes existantes 29 B- Apport de l’analyse multicritère à la pondération 30 C- Problèmes pratiques à l’implémentation de l’analyse multicritère 30 IV- Choix d’une méthode d’analyse multicritère pour l’analyse de cycle de vie 31 A- Élimination de méthodes par la solidité de leurs bases mathématiques 32 B- Critères possibles pour le choix d’une méthode appliquée à l’analyse de cycle de vie 33 C- Compte-rendu de quelques implémentations de méthodes d’analyse multicritère 34 1- Implémentation d’ELECTRE III et IV 37 2- Implémentation de la méthode de Somme pondérée 39 3- Implémentation de PROMETHEE I et II 40 4- Implémentation de MACBETH 43 5- Remarques d’ordre général 44 Conclusion 45 Bibliographie 47 5 Introduction Ce rapport se découpe en trois grandes phases. Les deux premières phases font l’objet d’un chapitre chacune, et sont essentiellement des présentations de concepts. La première présentation concerne l’analyse multicritère. Après une présentation succincte des idées de base, les méthodes les plus connues en analyse multicritère uploads/Management/ comparaison-methodes-multicriteres.pdf