Titre de l'écran-titre (visionné le 5 septembre 2023) / L'industrie forestière canadienne joue un rôle majeur dans l'économie du pays et les forêts canadiennes représentent une source importante de bois à l'échelle mondiale. Dans ce contexte, le triage et le transport du bois revêtent une grande importance pour assurer le bon fonctionnement de la chaîne de valeur forestière. Ce projet de recherche vise à explorer différentes stratégies de triage dans les secteurs forestiers, dans le but de mieux coordonner l'approvisionnement en bois avec les besoins spécifiques des usines de transformation. Pour atteindre cet objectif, nous avons développé un modèle d'optimisation basé sur la programmation mathématique, en plus d'un outil de traitement de données permettant de traiter les données reçues de notre partenaire industriel et de former des fichiers de données pour alimenter notre modèle d'optimisation. Ce modèle permet d'évaluer la rentabilité des différentes stratégies de triage pour fournir par la suite la meilleurs distribution des méthodes de triage dans les zones de récolte forestière. Des expérimentations ont été menées en prenant en compte différents paramètres comme le nombre et le type de piles de bois formées en forêt. Notre étude a permis de mettre sur pied un modèle d'aide à la prise de décision qui facilite le choix des méthodes de triage à utiliser en forêt. Ce modèle prend en compte plusieurs facteurs, dont les types de piles pouvant être formées en forêt, la demande des usines, les distances de transport forêt-usines et les distances inter-usines. Cette recherche constitue donc une contribution intéressante dans le domaine de l'optimisation du triage et du transport du bois, en fournissant une méthodologie solide, un outil de traitement de données et un modèle d'optimisation précis. / The Canadian forest industry plays a significant role in the country's economy, while Canadian forests represent a major source of timber. In this context, wood sorting and transportation are of great importance to ensure the smooth functioning of the forest value chain. This research project aims to explore different sorting strategies in forest sectors in order to better coordinate wood supply with the specific needs of processing mills. To achieve this goal, we developed an optimization model based on mathematical programming, along with a data processing tool to exploit the data received from our industrial partner. This model allows for evaluating the profitability of different sorting strategies to subsequently provide the best distribution of sorting methods in forest harvesting areas. Experiments were conducted, taking into account various parameters such as the number and type of wood piles formed in the forest. Our study has resulted in the development of a decision-making tool that facilitates the selection of sorting methods to be used in the forest. This model takes into consideration several factors, including the types of piles that can be formed in the forest, the demand from mills, the distances for forest-to-mill and inter-mill wood transportation. This research contributes to the field of wood sorting and transportation optimization by providing a robust methodology, a data processing tool, and an accurate optimization model.

Une scierie présente souvent une grande variabilité du niveau de production journalier. Une partie de cette fluctuation est causée par la variation de la dimension de la matière première. Cette variation engendre des problèmes importants de flux du bois. Pensons notamment aux surcharges de pièces à certains centres-machines, alors que d'autres manquent de matériel. Cela occasionne une sous-utilisation du potentiel des équipements de sciage et résulte en une perte de productivité. Certaines scieries ont implanté des méthodes de triage en forêt selon la dimension des tiges. Les tiges sont séparées en deux ou trois catégories de diamètres. Elles sont empilées séparément dans la cour à bois de la scierie. La scierie est ensuite alimentée en utilisant les empilements en alternance. Cela permet d'exercer un certain contrôle sur la façon dont le bois entre dans la scierie. Toutefois, les gains éventuels de cette façon d'opérer n'ont jamais été documentés ou évalués clairement. Comme le tri des tiges engendre des coûts supplémentaires, il apparaît important d'établir s'il y a un gain de productivité pour la scierie, afin d'évaluer la rentabilité globale de cette opération de triage. L'objectif principal de ce projet est donc d'évaluer les éventuels bénéfices associés à l'utilisation d'une matière première triée selon ses dimensions. Le logiciel QUEST, un simulateur de procédés manufacturiers par événements discrets, a été configuré pour représenter les aspects concernant le flux des pièces d'une scierie. Auparavant, le logiciel Optitek, un simulateur de débitage, a été mis à contribution pour obtenir des solutions de débitage, propres à la scierie étudiée, pour 255 billes échantillons scannées. Le design de la scierie a été recréé dans le logiciel QUEST. Les vitesses d'avance des convoyeurs et les vitesses d'alimentation des équipements ont été incluses ainsi que les différentes options de cheminement des pièces dans la scierie. L'efficacité des équipements a été considérée en incorporant la fréquence et la durée des arrêts par machine. De plus, des efforts ont été mis afin de bien cerner et de reproduire, dans le modèle, les décisions humaines ayant une influence sur le flux des pièces. Un modèle de flux représentant la situation actuelle de la scierie a ainsi été obtenu. Le modèle a été ensuite modifié afin d'y inclure une étape de tri des tiges selon trois classes de diamètre à hauteur de souche (DHS). Pour gérer la façon dont le bois des différentes classes de dimension est amenée à la scierie, différents indicateurs de l'état du système de production ont été utilisés à tour de rôle. Ces indicateurs sont : le volume moyen des billes écorcées des cinq dernières minutes, le niveau d'occupation des bacs de classement des billes et le volume moyen des tiges tronçonnées. Pour chacun de ces indicateurs, des bornes ont été établies, par essais et erreurs, en vue d'appliquer des recettes d'alimentation à partir des trois catégories de dimension des tiges. Le modèle de référence, c'est-à-dire celui où il n'y a aucun tri de la matière première, a été utilisé afin de simuler 65 factions de travail. Les résultats ont ensuite fait l'objet d'analyses statistiques afin de vérifier l'existence d'une relation entre le volume de sciage produit dans une faction de travail et certaines variables explicatives. Des équations, obtenues par analyses de régression multiple, ont été établies afin d'exprimer la productivité de la scierie sous l'angle de la production de sciage brut en volume nominal. Les variables explicatives qui ont été retenues dans ces équations sont le volume des billes sciées et les arrêts au poste d'éboutage. De la même façon, le modèle incluant le tri des tiges en trois classes de dimension a été simulé. Des séries de simulations ont été réalisées pour chacune des trois méthodes de contrôle de l'alimentation. Les résultats ont été analysés par régression multiple et des équations exprimant la production en fonction du volume des billes sciées et des arrêts au poste d'éboutage ont été établies. En comparant les différentes équations de productivité, et ce au même niveau des variables explicatives, il a été possible de vérifier les gains possibles associés au triage des tiges. Il ressort des résultats que le tri des tiges selon leurs dimensions peut améliorer de façon appréciable la productivité de la scierie. Cependant, la méthode utilisée pour contrôler l'alimentation influence de façon très importante les gains.

L’industrie forestière compte pour une partie importante de l’activité économique québécoise et de nombreuses communautés en dépendent. Dans les forêts naturelles, la grande diversité d’espèces d’arbres et de qualité des tiges accroit la complexité des opérations de triage et de gestion des flux. De plus, l’éloignement de la ressource forestière entraîne des coûts de transport élevés. Par ailleurs, la littérature scientifique démontre que la mutualisation du transport s’avère profitable (Epstein et al. 2007), mais qu’elle est cependant fort complexe à déployer (Frisk et al. 2010). Finalement, la transition de systèmes de production en flux poussés vers des systèmes en flux tirés et les difficultés récentes de cette industrie (déclin du secteur des pâtes et papiers, crise immobilière de 2008-09, etc.) rendent d’autant plus pertinent d’examiner des façons de mieux tirer profit de la ressource forestière. À cet égard, la création de cours de triage et de consolidation qui soient distinctes des sites en forêt et des usines offre de multiples occasions de maximisation de la valeur et de minimisation des coûts. De tels centres représentent cependant un défi important quant à leur gestion quotidienne et à leur insertion dans le réseau logistique déjà en place. Nous posons donc l’hypothèse que certains facteurs économiques, logistiques et environnementaux, permettraient à un centre logistique forestier comprenant une cour de triage et une coordination du transport de créer des économies de coût, notamment par l’entremise de l’utilisation du transport hors norme (Chan et al. 2008a) et de coûts de triage plus bas (tel que nous pouvons le déduire de Favreau 1995). Nous pensons également que le fait d’effectuer des activités de triage au centre procurerait une valeur économique supplémentaire aux entreprises utilisant ses services, en limitant le taux d’erreur dans la classification des billes tel que relevé dans Sessions (2005). Cette thèse vise donc à identifier certains facteurs clés influençant la profitabilité d’un centre logistique forestier régional comportant une cour dédiée au triage et une coordination du transport. Par la suite, nous prenons en comptes ces facteurs lors du développement d’un modèle de maximisation des profits d’un réseau logistique forestier comprenant ou non une cour dédiée au triage ainsi que l’utilisation des retours en charge. Nous avons d’abord appliqué ce modèle à un cas théorique et réaliste et nous avons obtenu des gains potentiels atteignant 0,88$ de profit supplémentaire par m3 disponible à la récolte sur l’ensemble du réseau. Nous avons par la suite utilisé ce modèle pour optimiser un cas d’étude plus complexe et analyser le fonctionnement du réseau y compris en le modifiant. Une analyse de sensibilité révéla que plusieurs facteurs tels que la distance des zones de récolte, le nombre de camions hors norme et le niveau des redevances avaient une influence significative sur la profitabilité du centre projeté. Enfin, dans le cas d’étude, nous avons décelé un effet dynamique entre l’opération d’une cour de triage et l’utilisation des retours en charge. L’ajout d’une cour de triage permet ainsi de réduire la durée moyenne des routes de livraison en scindant en deux les flux de matière entre les forêts et les usines, ce qui facilite le respect des limites de durées de conduite. Surtout, une telle cour fait en sorte qu’un même site peut servir autant comme origine que comme destination, ouvrant la porte à d’importantes réductions du transport à vide. / The forest industry represents an important part of Quebec’s economic activity and many local communities depend on this sector. In natural forests, the great diversity of tree species and quality brings an added complexity for sorting operations and the flow of resources. Furthermore, the remoteness of the resource implies high transportation costs. Scientific literature demonstrates that sharing transportation capacity can result in important cost reductions (Epstein et al. 2007), but is quite complex to put into place (Frisk et al.2010). Finally, the transition from push systems towards pull type supply chains and the recent difficulties for this industry (decline of the pulp and paper sector, housing crisis of 2008-09, etc.) make it all the more relevant to examine how to better use the wood resource. In this regard, the creation of sort yards, distinct from both the harvesting sites and the mills, offers many opportunities for maximizing value and minimizing costs. Such centers however, represent an important challenge in regards to their daily management and their insertion in the pre-existing logistics network. We therefore hypothesize that for certain economic, logistical and environmental factors, a logistics center comprised of a sort yard and transportation coordination, could generate cost savings, especially through the use of oversize trucks (Chan et al. 2008) and lower sorting costs (as can be deduced from Favreau 1995). We also sense that the sorting activities performed in such a center would also procure an added economic value for companies using its services by limiting the error rate in the classification of the logs, as presented in Sessions (2005). The purpose of this thesis is therefore to identify key factors regarding their impact on the profitability of a regional forest logistics center, combining a specific sort yard and the use of backhauling. Following this, we consider these factors in the development of a profit maximization model for a forest logistics network with the option of using such a sort yard and/or backhauling. This model was first applied to a fictitious but realistic case using generated data in order to estimate the magnitude of potential profit improvements which reached up to $ 0.88 per m3 available for harvest. The model was then applied to optimize a real and complex network to analyze its performance as well as slightly modified versions. A sensitivity analysis was also conducted and revealed that many factors such as distances from the harvesting zones, the number of oversize trucks and the level of stumpage fees had a significant influence on the profitability of such a center. In addition, a dynamic effect between the operation of the yard and the use of backhauling was observed for the real case. The addition of a sort yard allows to reduce the average length of delivery routes by breaking in two the flow of material between the harvesting areas and the production mills. This makes it easier to fit delivery routes within the legal driving time limit. Most importantly, such a yard can serve both as an origin and a destination, therefore opening the door to important reductions in deadheading.