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The Mutual Debt Reduction Problem in Business-to-Business Payment Networks PhD thesis in Computer Science — Université de Lorraine, Inria, LORIA (UMR 7503) |
Français
Étude du problème de la réduction de dettes mutuelles dans les réseaux de paiement entre entreprises Thèse de doctorat en informatique — Université de Lorraine, Inria, LORIA (UMR 7503) |
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Context and motivation In modern economies, trade credit between firms is the primary source of short-term financing, exceeding total bank credit in volume. Each outstanding invoice contributes to a continuously evolving network of financial obligations. When liquidity tightens, stress propagates in cascades along supply chains, a phenomenon well-documented in major financial crises (2008, COVID-19) but present on an endemic basis. Multilateral integral netting appears as a promising mechanism to reduce these liquidity needs, yet its effective implementation in real-world B2B networks raises open algorithmic, structural, and economic challenges. |
Contexte et motivation Dans les économies contemporaines, le crédit inter-entreprises constitue la principale source de financement à court terme, représentant un volume supérieur à l’ensemble des crédits bancaires. Chaque facture émise forme un réseau d’obligations financières en perpétuelle évolution. Lorsque la liquidité se raréfie, les tensions se propagent en cascade le long des chaînes de fournisseurs, un phénomène documenté lors des grandes crises financières (2008, COVID-19) mais présent de façon endémique. La compensation multilatérale intégrale apparaît comme un mécanisme susceptible de réduire ces besoins de liquidité, mais sa mise en œuvre effective dans les réseaux B2B réels soulève des défis algorithmiques, structurels et économiques encore ouverts. |
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Main contributions |
Contributions principales |
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Structural characterisation of B2B debt networks
Topological analysis of a large-scale real dataset of over 22 million invoices (InfoCert, Italy, 2019): power-law degree distributions, community structures, and structural asymmetries specific to economic networks. Published at Complex Networks 2023. |
Caractérisation structurelle des réseaux de dettes B2B
Analyse topologique d’un jeu de données réel de plus de 22 millions de factures (InfoCert, Italie, 2019) : distributions de degrés en loi de puissance, structures communautaires, asymétries propres aux réseaux économiques. Publié à Complex Networks 2023. |
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Integral netting heuristic on static graphs
Formalisation of the integral multilateral netting problem (NP-hard) and design of an optimisation heuristic guided by a propagation potential index. Introduced metrics include: financing amplification factor, invoice inclusion rate, and netting gain. Presented at FRCCS 2025. Extended paper under review at Advances in Complex Systems. |
Heuristique de compensation intégrale sur graphe statique
Formalisation du problème de mutualisation intégrale (NP-difficile) et conception d’une heuristique d’optimisation guidée par un indice de potentiel de propagation. Métriques introduites : facteur d’amplification du financement, taux d’inclusion des factures, gain de compensation. Présenté à FRCCS 2025. Article détaillé en révision dans Advances in Complex Systems. |
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Scalability : divide-and-conquer approach
Graph decomposition strategies (node-centered and edge-centered) enabling the processing of graphs with several million edges within reasonable computation times, while preserving comparable netting efficiency. Presented at CSS 2025. |
Passage à l’échelle : approche divide-and-conquer
Stratégies de décomposition du graphe (centrée nœuds et centrée arcs) permettant de traiter des graphes de plusieurs millions d’arcs avec des temps de calcul raisonnables, tout en conservant une efficacité de compensation comparable. Présenté à CSS 2025. |
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Financing constraints and dynamic temporal framework
Extension of the static model to a dynamic setting with successive netting sessions, continuous invoice arrival, and progressive repayment. Simulations on InfoCert data show convergence of the funder’s capital towards a stationary regime, supporting the long-term sustainability of the mechanism. |
Contraintes de financement et cadre temporel dynamique
Extension du modèle statique à un cadre dynamique avec sessions successives, arrivée continue de factures et remboursement progressif. Les simulations montrent la convergence du capital du financeur vers un régime stationnaire, suggérant la soutenabilité du mécanisme à long terme. |
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Economic implications
Analysis of how netting benefits are distributed across firms according to their structural position, and of funder exposure. The high granularity of the financing portfolio reduces idiosyncratic risk. |
Implications économiques
Analyse de la distribution des bénéfices de la compensation selon la position structurelle des entreprises, et de l’exposition du financeur. La forte granularité du portefeuille de financements réduit le risque idiosyncratique. |
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Follow-up : Inria Startup Studio
This thesis work is continuing within the Inria Startup Studio programme, with the goal of exploring the technical, economic, and institutional conditions for an operational large-scale deployment. |
Suite du projet : Inria Startup Studio
Les travaux de cette thèse se prolongent dans le cadre du programme Inria Startup Studio, avec pour objectif d’explorer les conditions techniques, économiques et institutionnelles nécessaires à un déploiement opérationnel à grande échelle. |
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Full list of papers, conference proceedings and posters related to this thesis. — Liste complète des articles, conférences et posters liés à cette thèse
