Un défi important dans l'industrie forestière consiste à réduire les coûts de transport globaux entre les fournisseurs et les clients. L'industrie forestière déplace de grandes quantités de bois des zones de récolte vers les terminaux et les usines. Lorsque de nombreuses organisations sont impliquées, une collaboration entre les fournisseurs et une utilisation efficiente des allocations permettent de trouver de meilleures solutions. Les allocations sont généralement basées sur des flux directs entre les noeuds d'approvisionnement et de demande. Cependant, de meilleures solutions peuvent être trouvées lorsque des itinéraires de retour en charge sont utilisés. Ceux-ci sont difficiles à trouver lorsque plusieurs parties prenantes sont impliquées, mais l'ajout d'informations provenant de la production de la récolte peut supporter une meilleure collaboration entre les fournisseurs ainsi que la détermination de plans plus efficients. Le but de ce projet est d’élaborer un modèle capable de résoudre le problème de la livraison des multi-dépôts aux multi-clients, sur plusieurs périodes de temps, en minimisant les coûts de transport de différents types de bois. Proposer une nouvelle méthode pour le cas quand les clients seulement réceptionnent produits de fournisseurs fixés à l’avance. En outre, il analyse différentes méthodes de paiement des itinéraires de transport, afin de terminer un mécanisme qui incite les fournisseurs de transport à avoir recours au transport collaboratif. Nous décrivons les résultats obtenus avec une entreprise de pâtes et papiers au Québec, Canada. / One important challenge in the forestry industry is to reduce the overall transportation cost between suppliers and clients. The forestry industry moves large quantities of wood from harvest areas to terminals and mills. When many organizations are involved, a collaboration between the suppliers as well as an efficient use of allocations, achieve better solutions. Allocations are typically based on direct flows between supply and demand nodes. However, better solutions can be found when return trip routes are used. These are difficult to find when there are several stakeholders involved, but adding information from harvest production can establish better collaboration between suppliers as well as more efficient plans. The purpose of this project is to define a model that can resolve the delivery from multidepots to multi-customers, in a multi-period of time, minimizing the cost of transport for different types of timber. To propose a novel method for scenarios where the clients only receive products from pre-determined suppliers. Also, it analyzes different methods of transport payment for backhaul routes, in order to establish a mechanism that encourages the transport suppliers to use collaborative transport. We describe results obtained with a pulp and paper company in Quebec, Canada.

Ce mémoire traite d'une problématique issue du cas réel d'une entreprise qui s'approvisionne auprès d'un grossiste, entrepose les marchandises reçues, puis fournit un nombre important de détaillants localisés sur un vaste territoire. Pour satisfaire la demande des détaillants dans les délais, l'entreprise est généralement appelée à séparer les livraisons en provenance du grossiste principal pour prélever les quantités requises par les détaillants qui ont des volumes d'achat plus petits. La localisation, autant des fournisseurs que des détaillants, fait en sorte que l'entreprise doit, pour demeurer compétitive, revoir ses processus d'approvisionnement, d'entreposage et de distribution, revoir l'organisation du transport entre les différents points de son réseau, améliorer la synchronisation de ses activités de même que les relations avec ses partenaires afin de réduire les stocks et les différents coûts encourus. Différentes solutions sont envisageables. La comparaison des solutions potentielles n'est toutefois pas évidente. La simulation peut alors constituer une alternative intéressante pour évaluer les performances des scénarios envisagés. Ce mémoire porte donc sur la conception d'un outil de simulation générique, de haut niveau, permettant d'évaluer les différentes alternatives et stratégies envisagées dans le processus de réingénierie de la chaîne d'approvisionnement d'une entreprise de distribution.

Thèse ou mémoire avec insertion d'articles. / L'approvisionnement des usines auprès des terres privées du Québec demeure nettement inférieur au potentiel évalué. Des enquêtes ont identifié des facteurs sociodémographiques liés à l'engagement des propriétaires fonciers envers l'aménagement forestier et la récolte du bois. Cependant, les connaissances actuelles ne permettent pas de comprendre clairement l'impact sur cet engagement du contexte biophysique dans lequel se trouve un boisé. Dans ce mémoire, nous utilisons des données de balayage laser aéroporté pour cartographier dans un premier temps les zones récemment soumises à une intervention sylvicole à une échelle régionale dans le sud du Québec, au Canada. En appliquant des modèles de classification par forêt aléatoire calibrés à partir d'interventions sylvicoles connues, une cartographie a été produite à une échelle de 30 m x 30 m. Dans un second temps, nous avons évalué les relations entre la probabilité qu'un boisé ait fait l'objet d'une intervention sylvicole au cours des dix dernières années et le contexte biophysique dans lequel se situe la propriété. Les données reliées au contexte biophysique ont été acquises à partir de la cartographie régionale et des données géospatiales. Les résultats montrent que les interventions sylvicoles sont plus probables lorsque la superficie du lot augmente, que la distance à l'usine ou à la route principale est réduite et que la proportion forestière du lot diminue. Les zones identifiées comme aménagées ont également tendance à être agglomérées à des altitudes plus élevées, sur terrain plat et dominé par un couvert résineux moins dense. Nos résultats suggèrent qu'une connaissance plus fine du contexte biophysique permet de mieux comprendre la dynamique spatiale des forêts privées québécoises. Cela offre à l'aménagiste des nouveaux outils d'aide à la décision ayant un potentiel d'améliorer la gestion de la ressource forestière privée soutenant ainsi la chaîne d'approvisionnement en bois à l'échelle locale et régionale. / Mill supplies within Quebec's private lands remains significantly below the production potential of these forests. Surveys have identified sociodemographic factors related to landowner's commitment to forest management and timber harvesting. However, current knowledge does not provide a clear understanding of the impact on this commitment of the biophysical context in which a woodlot is located. In this paper, we use airborne laser scanning data to first map areas recently subject to silvicultural interventions at a regional scale in the Eastern Townships of Quebec, Canada. By applying Random Forest classification models calibrated from known silvicultural interventions, a mapping was produced at 30 m x 30 m scale. Second, we assessed the relationships between the likelihood of a woodlot having received silvicultural intervention in the last ten years and the biophysical context in which the property is located. Data related to the biophysical context were acquired through regional mapping and geospatial data. The results show that silvicultural interventions are more likely as the size of the lot increased, the distance to the nearest mill or main road decreases, and the forest proportion on the lot decreases. The identified managed areas also tend to be clustered at higher altitudes, on flat terrain, and dominated by parse coniferous cover. Our results suggest that a more detailed understanding of the biophysical context allows for a better comprehension of the spatial dynamics of Quebec's private forests. This provides forest managers with new decision support tools that have the potential to improve the management of private forest resources, thereby supporting the wood supply chain at both local and regional scales.

La biomasse forestière résiduelle correspond à la biomasse ligneuse laissée sur le parterre de la forêt après une coupe. Cette biomasse peut servir comme source d’énergie renouvelable, à un prix pouvant être, dans certaines conditions, compétitif relativement à d’autres sources d’énergie. Le succès de l’utilisation de ce type de biomasse tient en partie à une gestion efficace de son réseau d’approvisionnement. Ainsi, la gestion du risque de rupture d’approvisionnement de la biomasse forestière résiduelle est essentielle pour garantir le potentiel d’expansion d’un réseau de distribution aux clients. Le présent mémoire vise à améliorer la rentabilité d’approvisionnement de la biomasse forestière résiduelle par le biais d’une gestion efficace des sources d’erreur relatives à l’estimation de la disponibilité en biomasse. Il s’agit d’estimer la variabilité spatiale de la biomasse résiduelle avec une précision acceptable en optant pour les techniques de l’apprentissage automatique (en anglais, machine learning). L’apprentissage automatique est une tentative pour reproduire la notion d’apprentissage. Il s’agit de concevoir des algorithmes capables d’apprendre à partir des exemples ou des échantillons, afin de prédire les valeurs des cibles. Dans notre cas d’étude, la méthode KNN nous permettra d’estimer la quantité de la biomasse résiduelle des unités de surface cibles (polygones) à partir des k placettes-échantillons voisines. Pour ce faire, nous estimerons, dans un premier temps, la variabilité spatiale de la disponibilité en biomasse résiduelle en utilisant la méthode d’apprentissage automatique k-plus proches voisins (en anglais, k-nearest neighbors : KNN). Nous déterminerons ensuite l’erreur de notre estimation en utilisant la méthode bootstrap. Finalement, nous développerons une spatialisation de la quantité de biomasse forestière résiduelle en tenant compte de l’erreur d’estimation. Les résultats d’estimation obtenus, dans le cadre de cette recherche, indiquent une précision allant de 59,5 % à 71 % et centrée autour de 65,4 %. Notre méthodologie a permis ainsi d’obtenir des résultats pertinents comparativement à l’étude de Bernier et al. (2010) qui ont estimés le volume de biomasse forestière avec la méthode KNN et ont eu comme résultat une précision d’estimation égale à 19 %. L’utilisation de cette méthode pourra aussi être pertinente pour l’estimation de la biomasse forestière marchande et pour la prédiction de la biomasse forestière totale par essence d’arbres. / Residual forest biomass is the woody biomass left over on the forest floor after harvesting. This biomass can be used as a source of renewable energy, at a price that may be, under certain conditions, competitive relative to other energy sources. The success of the use of residual forest biomass depends in part on an effective management of its supply chain. Thus, the risk management of supply disruption of residual forest biomass is essential to ensure the potential for expansion of a customer’s distribution network. This project aims to improve the supply chain profitability of residual forest biomass through effective management of sources of error related to the estimation of the availability of biomass. This is the estimation of the spatial variability of residual biomass with acceptable accuracy by using machine learning techniques. Machine learning is an attempt to replicate the concept of learning. It consists to design algorithms capable to learn from examples or samples in order to predict the values of targets In our case study, the KNN method will allow us to estimate residual biomass of the target area units (polygons) from the k nearest neighbour plots. To this effect, we will estimate initially the spatial variability in the availability of residual biomass using the machine learning method KNN (k nearest neighbours). We then determine the error of our estimation using a bootstrap method. Finally, we will develop the location of the residual forest biomass quantity taking into account the estimation error. The estimation results obtained in the framework of this research indicate an accuracy of 59,5 % to 71 % centred around 65,4 % with an estimation error of 29 % to 34,5 %. Our methodology has yielded relevant results compared with the study of Bernier et al. (2010) which has had accuracy of estimation equal to 19% of forest biomass volume using the KNN method. The use of this method may also be relevant for estimating the commercial forest biomass and for the prediction of forest biomass of each tree species.

La planification des approvisionnements représente un grand un défi pour l’industrie forestière, surtout dans le contexte où la forêt naturelle est caractérisée par une grande hétérogénéité de la matière première servant à générer différents produits. Ainsi, l’élaboration de plans pour répondre à la demande des usines devient un problème complexe pour les planificateurs forestiers. La planification automatisée faisant usage d’outils d’optimisation permet de tenir compte de plusieurs facteurs importants pour la planification. Dans la littérature, plusieurs modèles théoriques ont été proposés, mais il semble que très peu de ces modèles soient actuellement utilisés par les entreprises. On suppose que la complexité du problème, l’environnement naturel en constante évolution, de même que l’expertise nécessaire pour utiliser ces modèles limitent leur application dans un contexte industriel. Néanmoins, la mise en œuvre de ces outils pourrait améliorer significativement le bénéfice des entreprises forestières. Les objectifs de l’étude sont (i) évaluer le potentiel d'implantation de l'optimisation mathématique en entreprise, notamment en identifiant les ressources supplémentaires nécessaires à l’adoption d’une telle approche (ii) estimer les bénéfices et avantages d'utiliser l'optimisation mathématique pour soutenir les décisions de planification dans un contexte industriel (iii) analyser l’effet d’une variation dans les informations utilisées pour la confection des plans. Le logiciel d’optimisation LogiLab, développé par le consortium de recherche FORAC, a été utilisé en support à cette étude. L’outil permet de maximiser le profit généré dans la chaîne d’approvisionnement grâce à une allocation optimale de la matière première vers les usines du réseau. Le modèle considère simultanément la récolte, le transport, l’hétérogénéité de la forêt et la performance des usines. Dans ce projet, nous avons adapté LogiLab pour permettre son application dans une étude de cas visant une entreprise de produits forestiers canadienne. Nous avons ensuite analysé les bénéfices générés et évalué le potentiel de mise en œuvre. Pour réaliser le deuxième objectif, nous avons étudié la méthode de planification actuelle de l’entreprise partenaire, pour ensuite la comparer à l’approche d’optimisation utilisée pour générer le plan optimal. Finalement, nous avons ajusté les données d’inventaires de départ en utilisant des données réelles provenant du mesurage pour tester l’effet de la variabilité des informations utilisées dans le développement des plans. L’approche de planification optimisée a permis de générer un bénéfice net plus élevé que la méthode de planification actuelle en entreprise. Cette différence est en partie due à une allocation plus efficace de la matière première aux usines. En ce qui concerne le deuxième objectif, plusieurs avantages ont été identifiés, notamment la réduction du temps nécessaire pour produire un plan. En outre, même si le coût de la mise en œuvre est élevé, ces dépenses supplémentaires sont récupérées en moins de deux ans dus à l’économie de temps associée à la réalisation de la planification. De plus, les gains générés suite à l’utilisation des plans optimisés dépassent largement les coûts initiaux liés à la mise en place du système. / Supply planning is a significant challenge for the forest industry, particularly in natural forests characterized by great heterogeneity. Such forests produce raw material suitable for different final products. Thus, developing plans to match supply with demand becomes a complex problem for forest planners. The automatization of the planning approach using an optimization tool allows many important factors to be taken into consideration during planning. In the literature, several theoretical models have been proposed, but it appears that very few of these are currently used by companies. It is assumed that the complexity of the problem, the ever changing nature of the planning environment, and the expertise required to use these models limit their application in industrial context. Nevertheless, the implementation of such tools could bring significant improvements in profits for the forest companies. The aims of the study are threefold : (i) to evaluate the potential for the implementation of mathematical optimization in companies, in particular by identifying the additional resources needed to adopt such an approach, (ii) to estimate the potential gains associated with utilization of optimization model in formulating wood procurement planning in an industrial case, and (iii) to analyze the effect of variation in the information used could have on the plans. An optimization software (LogiLab) developed by the FORAC research consortium was used. The tool allows to maximize the profit generated on the entire supply chain through optimal allocation of raw materials to mills in the network. The model simultaneously considers both harvesting and transportation cost, the heterogeneity of the forest and mill performances. The planning done now in companies visually focuses on lower transportation distance. We adapted LogiLab to a case study involving a Canadian forest products company, to analyze the generated profits, and assess its potential for implementation. To realize the second objective, we studied the planning method of our Partner Company and compared it to the optimization approach that we used for generating the optimal plan. Finally, we adjusted the baseline inventory data using actual data from the measurement to test the effect of the variability of the information used in developing the plans. A higher net profit was generated when using our planning approach in comparison to the plan prepared by the company. This difference is due, in part, to a more efficient allocation of raw materials to the mills. With regards to the second objective, we found several advantages such as a reduction in the time needed to produce a plan. Moreover, even if the cost of implementation is high they are recovered in less than two years by savings in planning time. The gains generated following the optimized plans exceed by several orders of magnitude the initial costs of the system to be set up.

Les difficultés vécus par l'industrie canadienne des produits forestiers dans la dernière décennie l’ont amené vers une transformation importante. L'innovation dans les produits et les processus est encore nécessaire afin de maximiser la valeur économique des ressources forestières. Cette thèse se concentre sur le les systèmes d'approvisionnement en bois de l’industrie forestière qui est responsable de la récolte et de la livraison des matières premières de la forêt vers les usines. Les entreprises les plus compétitives sont celles qui peuvent fournir les bons produits aux bons clients au bon moment. L'agilité du système d'approvisionnement en bois devient ainsi une des caractéristiques nécessaires à la compétitivité. Les objectifs de la thèse sont d'identifier les possibilités d'améliorer l'agilité du système d'approvisionnement en bois, de quantifier les gains potentiels et de proposer un mécanisme dans le but d’anticiper son impact à long terme. L’agilité est la capacité des systèmes d'approvisionnement en bois à répondre rapidement et efficacement à des fluctuations inattendues de la demande. Premièrement, nous identifions les capacités requises par le système d'approvisionnement en bois qui permettent l'agilité; ensuite, nous examinons la littérature portant sur les systèmes d'approvisionnement en bois pour trouver des signes de ces capacités. Suite à cette étape, une opportunité d'améliorer l'agilité des systèmes d'approvisionnement a été identifiée. Celle-ci implique une plus grande flexibilité dans le choix des traitements sylvicoles au niveau opérationnel afin de mieux aligner l'offre avec la demande. Une expérimentation a été menée en utilisant des données industrielles pour quantifier les avantages potentiels associés à l'approche. Dans les scénarios avec flexibilité permise, des profits significativement plus élevés et des taux plus élevés de satisfaction de la demande ont été observés. Ensuite, un système de simulation-optimisation de la planification hiérarchique a été développé pour étudier l'influence de la flexibilité au niveau opérationnel sur l'approvisionnement en bois à long terme. Le système a été mis en œuvre en utilisant les données hypothétiques d'une forêt du domaine public québécois pour un horizon de 100 ans. Le système développé a permis de mesurer les impacts à courts et à long terme des décisions d'approvisionnement. Il devrait permettre de mieux intégrer les pratiques d’aménagements forestiers avec les besoins de la chaîne d’approvisionnement. / The significant downfall experienced by the Canadian forest products industry in the past decade has catalyzed the industry into a process of transformation. A concerted effort to maximize economic value from forest resources through innovation in both products and processes is currently underway. This thesis focuses on process innovation of wood procurement systems (WPS). WPS includes upstream processes and actors in the forest products supply chain, responsible for procuring and delivering raw materials from forests to manufacturing mills. The competitiveness of the industry depends on the agility of WPS to deliver the right product to the right customer at the right time. The specific aims of the thesis are to identify opportunities to improve wood procurement system agility, quantify the potential improvement in performance and propose a mechanism to anticipate its long-term impact. Agility is the ability to respond promptly and effectively to unexpected short-term fluctuation in demand. We first identify the capabilities a WPS needs to possess in order to enable agility; we then review the literature in the WPS domain to search for evidence of these capabilities. An opportunity to improve agility of WPS was then identified. It entailed providing managers with flexibility in the choice of silvicultural treatments at the operational level to permit better alignment of supply with the prevailing demand. An experiment was conducted using industry data to quantify the potential benefits associated with the approach. In scenarios where flexibility was permitted, significantly higher profits and demand fulfillment rates were observed. Next, a simulation-optimization system for hierarchical forest management planning was developed to examine the influence of operational level silvicultural flexibility on long-term wood supply. The system was implemented to a forest management unit in Québec in a rolling planning horizon basis for a 100 year horizon. The system demonstrated a capability to measure short and long-term impacts of supply decisions. It will prove to be a useful tool to better integrate forest management practices and supply chain needs.

Couche-Tard est une chaîne qui regroupe plus de 650 dépanneurs au Québec. Pour assurer la livraison de produits hétérogènes à partir de son centre de distribution vers ses magasins, elle compte sur deux transporteurs qui se chargent de la conception des routes et de la livraison. Les transporteurs, disposants d'une flotte de véhicules hétérogènes, créent les tournées sans l'intervention d'un outil d'optimisation. Couche-Tard n'a donc aucun moyen de vérifier l'efficacité des routes. L'entreprise remet en question les routes actuelles afin d'améliorer la distribution et le service aux magasins en introduisant un outil d'aide à la décision. Un partenariat regroupant la Chaire de recherche industrielle en management logistique de l'Université du Québec à Montréal, Alimentation Couche-Tard et Oméga Optimisation cherche donc à améliorer la distribution en introduisant un outil d'aide à la décision à long terme. Dans un premier temps, cet outil prendra la forme d'un prototype visant à démontrer l'utilité et les bénéfices potentiels pouvant découler de cet outil. Ce mémoire sert de première étape à ce projet. Il présente une description détaillée de l'entreprise et de son fonctionnement actuel. Ensuite, une première utilisation du prototype permet d'examiner plusieurs scénarios. Ces scénarios font varier, de façon isolée, certaines composantes du problème, ceteris paribus. Parmi ces composantes, ce mémoire examinera l'impact de changement de l'ordonnancement des clients à l'intérieur d'une même route, le pairage des clients et des routes, le nombre de véhicules qui composent la flotte et l'augmentation moyenne de la demande. Les résultats observés sont ensuite comparés au mode de fonctionnement actuel. Cette étude permet de déceler des pistes d'économies potentielles. Elle démontre aussi le mérite de l'intégration de l'outil d'aide à la décision et évalue sa fonctionnalité. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Problèmes de tournées de véhicules, Distribution, Transport, Couche-Tard, Dépanneurs.

De nos jours, les centres de transformation primaire de produits forestiers doivent adapter rapidement leurs approvisionnements afin d’être en mesure de satisfaire les besoins du marché. Pour répondre promptement aux commandes passées par les usines, les équipes de récolte doivent être déployées dans des peuplements forestiers possédant les caractéristiques désirées. Toute déviation à cet égard entraîne des coûts supplémentaires liés à la mise en place de mesures correctives. Ces mesures se traduisent habituellement par une augmentation des stocks coupés en forêt ou encore par des déplacements plus nombreux des équipements de récolte. Une pénurie, c’est-à-dire un manque de matière première à l’usine ou encore l’impossibilité de satisfaire la demande des clients sont d’autres effets possibles. Une connaissance adéquate de la distribution du volume des arbres sur pied par espèce et par classes de diamètres à hauteur de poitrine (DHP) pour les principales strates forestières apparaît donc comme une première étape pour améliorer la précision des approvisionnements. Cette connaissance semble en effet nécessaire pour être en mesure d’améliorer la gestion de la chaîne d’approvisionnement (ou de création de valeur) mais aussi pour mieux protéger l’environnement. Or, la forêt est très variable et il est difficile de prédire de manière précise la distribution des diamètres des tiges des peuplements qui la composent. L’erreur générée par cette variabilité engendre une incertitude quant à ces prédictions de ces distributions. Ce projet vise à évaluer la faisabilité de développer un système spatial qui puisse permettre de répondre à une demande pour un produit donné dans un délai court et motivé par les besoins des clients. Pour y arriver, des fonctions graphiques de distribution du volume cumulé en fonction du diamètre (DHP) pour chacune des strates forestières ont été développées et par la suite regroupées. À ces fonctions ont été appliquées des équations de régression basées sur le DHP afin de valider celles qui étaient significatives. Par la suite, un lien a été fait avec la carte forestière dans un logiciel SIG pour obtenir la probabilité de trouver le produit recherché. Ces étapes ont été réalisées avec succès donnant ainsi la possibilité de créer un outil pour le planificateur forestier qui lui permet de mieux tenir compte de la variabilité des stocks ligneux en forêt. Ce projet a ainsi démontré qu’il est possible d’utiliser l’information des inventaires forestiers pour développer des relations entre les données forestières et l’erreur qu’elles génèrent. Il a été possible d’intégrer ces informations pour créer un outil informatique fonctionnel qui présente une probabilité de trouver dans la forêt un produit spécifique donné. / Presently forest products transformation centers must be able to quickly adapt their resource supply in order to satisfy market needs. In order to react quickly to mill demands, forest harvesting activities must be deployed directly in forest stands that contain standing timber with the characteristics necessary to meet processing requirements. An inability to do this engenders involves additional costs related to the installation of corrective measures. Such measures usually result in an increase in forest stocks cut and/or in additional displacements of forest harvesting equipment. A shortage of supply -- i.e. a lack of raw material at the processing plant -- or difficulty in satisfying market needs are other possible effects. An adequate knowledge of standing tree distributions by species and diameter classes for the principal forest strata being harvested thus seems to be a useful way of ensuring adequate product-specific supply. Such knowledge indeed would seem to be required to improve forest management across the entire supply chain, and would also provide for better environmental protection. However, because forests are intrinsically highly variable, it is difficult to predict in a precise manner species and diameter distributions for specific stands in a given forest. This inherent forest variability generates uncertainty when these distributions are estimated or predicted. This project evaluates the developmental feasibility of a spatial system that can enable an immediate response in harvesting operations to a request for a specific species and size of tree by a processing facility that is motivated by clients’ needs. To accomplish this, species-specific graphic functions of volumes based on tree diameter distributions for each forest stratum were developed and compiled. Regression equations based on tree diameter were applied to these functions in order to validate those that were significant. Subsequently a link was established between the diameter distribution functions and a map of forest strata in a GIS software tool to obtain the probability of finding a sufficient volume of the desired tree type. The functionality discussed has been successfully implemented in this project in order to create a tool for forest planners that takes into account the variability of timber stocks in forests. This project has demonstrated that it is possible to use existing forest inventory information to develop relations between the forest data and the error it generates. Moreover, it was possible to integrate this information to create a functional GIS-based tool that indicates the likelihood of finding a desired quantity of a specific product in the forest.

Thèse ou mémoire avec insertion d'articles. / Cette thèse aborde les défis de la planification forestière découlant des déséquilibres entre l'approvisionnement et la demande. En planification forestière, l'approvisionnement dépasse souvent la demande parce que tout l'approvisionnement est connu à l'avance pour chaque période de temps, tandis que les demandes ne sont connues que lorsqu'elles sont commandées. Ce phénomène conduit à ce qu'on appelle "écrémage" (creaming), ce qui signifie qu'une perspective locale privilégie les zones proches à court terme et laisse les zones plus éloignées pour des périodes ultérieures. Pour atténuer cela, nous proposons une approche novatrice où nous nous assurons que l'approvisionnement et la demande sont artificiellement équilibrés. Cela peut être réalisé en incluant des périodes de temps supplémentaires avec une demande prévue. À travers des simulations, nous évaluons l'approche par rapport aux méthodes traditionnelles et aux solutions théoriques. L'étude évalue trois approches de planification pour modéliser la demande étendue. La différence réside dans le nombre de périodes de temps et dans la durée de l'extension de la période de planification. La première, appelée "long-terme", suppose qu'elle couvre toutes les périodes à venir dans chaque cycle de planification, englobant les périodes avec une demande connue et inconnue, et incluant tout l'approvisionnement restant. La deuxième, "moyen-terme", comprend certaines, mais pas toutes, les périodes de temps avec une demande connue et une période de demande inconnue, englobant tout l'approvisionnement restant. La dernière, "court-terme", comprend certaines périodes de temps avec une demande connue et inconnue, mais n'englobe pas tout l'approvisionnement. Chacune des approches présente des performances différentes en termes de précision globale et de complexité informatique. L'approche à long terme fournit plus de détails et est comparable à une situation où l'on suppose que la véritable demande est connue à priori, appelée solution de l'oracle. Cette solution représente la solution optimale théorique et n'est bien sûr pas possible à trouver dans un environnement incertain où les prévisions sont utilisées pour décrire la demande. Malgré le temps d'exécution plus long de l'approche à long terme de 54 522 secondes par rapport aux 27 secondes de l'approche traditionnelle, ses performances justifient ce compromis. L'approche à court terme, bien qu'elle n'offre pas le même niveau de détail que l'approche à long terme, se distingue par un temps d'exécution plus court, en moyenne 713 secondes. De plus, elle présente une amélioration d'environ 4 % par rapport à l'approche traditionnelle. L'approche à moyen terme offre un niveau de détail comparable à l'approche à long terme, à l'exception de l'extension dans le temps. Cette approche trouve un équilibre entre l'efficacité des résultats et le temps d'exécution. Dépassant les approches traditionnelles et à court terme dans certains cas, elle atteint un temps d'exécution moyen de 14 secondes. En résumé, ce mémoire aborde les défis de la planification forestière en proposant trois approches, chacune ayant des forces et des compromis distincts, offrant ainsi des informations précieuses pour les décideurs en matière de planification forestière. / This thesis addresses planning challenges in forestry arising from supply-demand imbalances. In forest planning, the supply often exceeds the demand because all supplies are known in advance for each time period, while demands are only known when ordered. This phenomenon leads to so-called creaming, which means that a local view selects close areas in the near time and leaves areas further away for later times. To mitigate this, we propose a novel approach where we ensure that the supply and demand is balanced artificially. This can be achieved by including additional time periods with forecasted demand. Through simulations, we evaluate the approach against traditional methods and theoretical solutions. The study evaluates three planning approachesto model the extended demand. The difference is in the number of time periods and how long the planning period is extended. The first, referred to as “long-term”, assumes it covers all upcoming time periods in each planning cycle, encompassing periods with known and unknown demand, and including all remaining supplies. The second, "medium term", consists some, but not all, time periods with known demand and one unknown demand period, encompassing all remaining supplies. The last one, "short-term", comprise some time periods with known and unknown demand, but it does not encompass all supplies. Each of the approaches has a different performance in overall accuracy and computational complexity. The long-term approach provides more details and is comparable with a situation when we assume that the true demand is known a prior, called the oracle solution. This solution represents the theoretical optimal solution and is of course not possible to find in an uncertain environment where forecasts are used to describe the demand. Despite the long-term approach's longer runtime of 54,522 seconds compared to the traditional approach's 27 seconds, its performance justifies this trade-off. The short-term approach, while not offering the same level of detail as the long-term approach, distinguishes itself with a shorter runtime, averaging 713 seconds. Moreover, it provides an improvement of approximately 4% when compared to the traditional approach. The medium-term approach offers a level of detail comparable to the long-term approach, except for expansion in time periods. This approach strikes a balance between outcome effectiveness and computational efficiency. Outperforming the traditional and short-term approaches across some instances, it achieves an average runtime of 14 seconds. In summary, this thesis addresses forestry planning challenges, proposing three approaches, each has distinct strengths and trade-offs, offering valuable insights for forest planning decision-makers.

La planification annuelle des approvisionnements forestiers est une tâche complexe qui vise à rendre des volumes de bois disponibles aux divers centres de transformation. Pour se faire, une multitude d'activités doivent être coordonnées dans le temps et l'espace afin de livrer les bons produits, aux bons endroits et aux bons moments. La coordination des diverses activités impliquées est davantage complexifiée lorsque plusieurs entreprises partagent les mêmes parterres de coupe et se rendent mutuellement des services d'approvisionnement. Dans ce contexte, un planificateur est confronté à deux problèmes inter reliés : la planification de ses opérations forestières sur le territoire et la coordination de celles-ci avec celles des autres entreprises. En général, la planification s'effectue sans support mathématique autre qu'une feuille de calcul pour équilibrer les livraisons de bois aux usines. Dans ces conditions, les planificateurs éprouvent de la difficulté à évaluer la qualité de leurs décisions et s'appuient principalement sur leurs intuition et expérience. Cette thèse vise à développer une approche de planification décentralisée des approvisionnements forestiers basée sur l'usage de modèles mathématiques afin de pallier à ce problème. Dans un premier temps, un processus de planification centralisée est présenté et testé. Par la suite, une approche de planification décentralisée des approvisionnements forestiers est proposée afin de coordonner les activités des diverses entreprises entre elles. L'approche de coordination proposée est testée et comparée à l'approche actuellement en usage. / Wood procurement planning is a complex task which aims to provide wood volumes to diverse processing mills. To do so, several activities must be coordinated in time and space in order to deliver the right volumes, to the right mill, and at the right moment. The coordination of the diverse activities involved in wood procurement planning is further complicated when several companies share the same procurement areas, and companies provide each other with procurement services. In this context, a planner faces two interdependent problems: planning its forest opérations over the land base, and coordination of its opérations with those of other companies. In gênerai, managers still largely rely on intuition and expérience without mathematical programming support other than a spreadsheet to try to balance wood delivery to their mills. Planners therefore struggle to evaluate the quality of their décisions. The aim of this thesis is to develop a distributed wood procurement planning approach based on the use of mathematical models to overcome this problem. First, a centralized planning process that allows a company to plan its procurement activities is presented and tested. Then, a distributed planning approach to coordinate the firms' procurement activities among themselves is proposed. The proposed coordination approach is tested and compared to the approach currently in use.