Ce travail de thèse s'inscrit dans le développement d'un véhicule autonome en milieu autoroutier. Plus précisément, il s'agit de proposer une architecture unifiée de génération de trajectoires avec une prise de décision prenant en compte les limitations de l'environnement et des informations disponibles actuellement sur un véhicule automatisé.La méthode propose d'une part de générer des trajectoires sous forme de sigmoı̈de dans une représentation spatiotemporelle continue de l'espace de navigation, préalablement réduit par la modélisation d'intervalles sans collision en conditionnominale de conduite. Les paramètres de la sigmoı̈de sont ensuite optimisés par une stratégie de recuit simulé utilisant l'algorithme de prise de décision comme fonction d'évaluation de la trajectoire générée. De cette manière, les problèmes de discrétisation et de découplage position/vitesse sont évités. D'autre part, l'agrégation des théories de logique floue etdes croyances permet une prise de décision sur des critères hétérogènes et des données incertaines. Le formalisme présenté offre la possibilité d'adapter le comportement du véhicule aux passagers, notamment selon leur perception du risque et leur souhait d'une conduite souple ou sportive.L'approche développée a finalement été évaluée et validée en environnement de simulation puis sur un véhicule de test. La brique de planification a alors été intégrée à l'architecture existante du véhicule, en aval des briques de localisation et de perception des obstacles et en amont de la brique de contrôle. / This thesis work is part of the development of a self-driving car in highway environments. More precisely, it aims to propose a unified architecture of trajectory planner and decision-maker taking into account the limitations of the environment and the available data within the current development of sensors technologies (distance limitations, uncertainties).On the one hand, the method generates sigmoid trajectories in a continuous spatiotemporal representation of the evolution space, which is reduced beforehand by modeling collision-free intervals in nominal conditions of driving. The sigmoid parameters are subsequently optimized with a simulated annealing approach that uses the decision-maker algorithm as the evaluation function for the generated trajectory. It thus makes it possible to elude both the discretization and position/speed decoupling problems. On the other hand, the aggregation of fuzzy logic and belief theory allows decision making on heterogeneous criteria and uncertain data. The proposed framework also handles personalization of the vehicle's behavior, depending on the passengers' risk perception and an aggressive or conservative driving style.The presented approach was finally evaluated and validated in a simulation environment, and then in a test vehicle. The planning block was integrated into the existing vehicle's architecture, interfaced with the localization, obstacles' perception and control blocks.

Le stockage de contenu populaire dans des caches disponibles aux utilisateurs, est une technique émergente qui permet de réduire le trafic dans les réseaux sans fil. En particulier, le coded caching proposée par Maddah-Ali et Niesen a été considéré comme une approche prometteuse pour atteindre un temps de livraison constant au fur et à mesure que la dimension augmente. Toutefois, plusieurs limitations empêchent ses applications. Nous avons adressé les limitations de coded caching dans les réseaux sans fil et avons proposé des schémas de livraison qui exploitent le gain de coded caching. Dans la première partie de la thèse, nous étudions la région de capacité pour un canal à effacement avec cache et retour d'information. Nous proposons un schéma et prouvons son optimalité pour des cas particuliers. Ces résultats sontgénéralisés pour le canal à diffusion avec desantennes multiples et retour d'information. Dans la deuxième partie, nous étudions la livraison de contenu sur un canal d'atténuation asymétrique, où la qualité du canal varie à travers les utilisateurs et le temps. En supposant que les demandes des utilisateurs arrivent de manière dynamique, nous concevons un schéma basé sur une structure de queues et nous prouvons qu’il maximise la fonction d'utilité par rapport à tous les schémas limités au cache décentralisé. Dans la dernière partie, nous étudions la planification opportuniste pour un canal d'atténuation asymétrique, en assurant une métrique de justice entre des utilisateurs. Nous proposons une politique de planification simple à base de seuil avec une complexité linéaire et qui exige seulement un bit de retour de chaque utilisateur. / Caching, i.e. storing popular contents at caches available at end users, has received a significant interest as a technique to reduce the peak traffic in wireless networks. In particular, coded caching proposed by Maddah-Ali and Niesen has been considered as a promising approach to achieve a constant delivery time as the dimension grows. However, several limitations prevent its applications in practical wireless systems. Throughout the thesis, we address the limitations of classical coded caching in various wireless channels. Then, we propose novel delivery schemes that exploit opportunistically the underlying wireless channels while preserving partly the promising gain of coded caching. In the first part of the thesis, we study the achievable rate region of the erasure broadcast channel with cache and state feedback. We propose an achievable schemeand prove its optimality for special cases of interest. These results are generalized to the multi-antenna broadcast channel with state feedback. In the second part, we study the content delivery over asymmetric block-fading broadcast channels, where the channel quality varies across users and time. Assuming that user requests arrive dynamically, we design an online scheme based on queuing structure and prove that it maximizes the alpha-fair utility among all schemes restricted to decentralized placement. In the last part, we study opportunistic scheduling over the asymmetric fading broadcast channel and aim to design a scalable delivery scheme while ensuring fairness among users. We propose a simple threshold-based scheduling policy of linear complexity that requires only a one-bit feedback from each user.

Afin que les robots humanoïdes puissent travailler avec les humains et être en mesure de résoudre des tâches répétitives, nous devons leur permettre de planifier leurs mouvements de façon autonome. La planification de mouvement est un problème de longue date en robotique, et tandis que sa fondation algorithmique a été étudiée en profondeur, la planification de mouvement est encore un problème NP-difficile et qui manque de solutions efficaces. Nous souhaitons ouvrir une nouvelle perspective sur le problème en mettant en évidence sa structure: le comportement du robot, le système mécanique du robot et l’environnement du robot. Nous allons nous intéresser à l’hypothèse que chaque composante structurelle peut être exploitée pour créer des algorithmes de planification de mouvement plus efficaces. Nous présentons trois algorithmes exploitant la structure, basés sur des arguments géométriques et topologiques: d’abord, nous exploitons le comportement d’un robot de marche en étudiant la faisabilité des transitions des traces de pas. L’algorithme qui en résulte est capable de planifier des traces de pas tout en évitant jusqu’à 60 objets situés sur une surface plane 6 mètres carrés. Deuxièmement, nous exploitons le système mécanique d’un robot humanoïde en étudiant les structures des liaisons linéaires de ses bras et de ses jambes. Nous introduisons le concept d’une trajectoire irréductible, qui est une technique de réduction de dimension préservant la complétude. L’algorithme résultant est capable de trouver des mouvements dans des environnements étroits, où les méthodes d’échantillonnage ne pouvaient pas être appliquées. Troisièmement, nous exploitons l’environnement en raisonnant sur la structure topologique des transitions de contact. Nous montrons que l’analyse de l’environnement est une méthode efficace pour pré-calculer les informations pertinentes pour une planification de mouvement efficace. En s’appuyant sur ces résultats, nous arrivons à la conclusion que l’exploitation de la structure est une composante essentielle de la planification de mouvement efficace. Il en résulte que tout robot humanoïde, qui veut agir efficacement dans le monde réel, doit être capable de comprendre et d’exploiter la structure. / If humanoid robots should work along with humans and should be able to solve repetitive tasks, we need to enable them with a skill to autonomously plan motions. Motion planning is a longstanding core problem in robotics, and while its algorithmic foundation has been studied in depth, motion planning is still an NP-hard problem lacking efficient solutions. We want to open up a new perspective on the problem by highlighting its structure: the behavior of the robot, the mechanical system of the robot, and the environment of the robot. We will investigate the hypothesis that each structural component can be exploited to create more efficient motion planning algorithms. We present three algorithms exploiting structure, based on geometrical and topological arguments: first, we exploit the behavior of a walking robot by studying the feasibility of footstep transitions. The resulting algorithm is able to plan footsteps avoiding up to 60 objects on a 6 square meters planar surface. Second, we exploit the mechanical system of a humanoid robot by studying the linear linkage structures of its arms and legs. We introduce the concept of an irreducible motion, which is a completeness-preserving dimensionality reduction technique. The resulting algorithm is able to find motions in narrow environments, where previous sampling-based methods could not be applied. Third, we exploit the environment by reasoning about the topological structure of contact transitions. We show that analyzing the environment is an efficient method to precompute relevant information for efficient motion planning. Based on those results, we come to the conclusion that exploiting structure is an essential component of efficient motion planning. It follows that any humanoid robot, who wants to act efficiently in the real world, needs to be able to understand and to exploit structure.

Globalement, le statut de la plupart des services écologiques (SE) est jugé préoccupant. Des actions de conservation permettraient de maintenir l’apport de certains SE à des emplacements cruciaux pour le maintien du bien-être humain. Néanmoins, comparée aux approches de conservation traditionnelles, la conservation des SE requiert des considérations particulières afin de capter le lien spatial qui unit les flux de services à leurs bénéficiaires. Or, ces connaissances demeurent fragmentaires. Cette thèse s’insère donc dans ce contexte et tente de répondre à trois questions principales, soit : (1) comment considérer le lien spatial entre les flux de SE et leurs bénéficiaires lors de la sélection des réserves?; (2) comment peut-on aligner la conservation de la biodiversité à celle des SE le plus efficacement possible?; et (3) quelles sont les conséquences de retarder la mise en œuvre des actions de conservation sur l’atteinte des objectifs? Nous avons d’abord montré que lorsque la demande pour les services à échelle locale était directement intégrée dans les procédés de planification systématique de la conservation, cela favorisait la sélection de sites qui étaient jusqu’à trois fois plus efficaces pour combler la demande des bénéficiaires par rapport à des approches qui ne ciblaient que l’apport des services uniquement. Cette nouvelle approche permet donc de concentrer les efforts de conservation aux endroits où les ressources investies contribueront le plus au bien-être humain. Ensuite, en utilisant cette dernière approche conjointement avec des cibles de biodiversité par l’entremise d’approche de sélection basée sur la complémentarité des sites, nous avons montré qu’il était possible d’atteindre toutes les cibles de conservation pour seulement 6 % de superficie supplémentaire à protéger. Lorsque l’atteinte de toutes les cibles de conservation est désirée, miser sur la congruence spatiale entre la biodiversité et les SE était de deux à cinq fois moins efficace que l’utilisation d’une approche basée sur la complémentarité entre les sites. Finalement, dans un contexte d’augmentation des pressions provenant des activités industrielles, nous avons évalué les effets du retard dans la mise en œuvre de la conservation sur le coût de remplacement des réseaux de conservation. Nous avons montré que ce coût peut s’élever jusqu’à 15 % lorsque la conservation est effectuée après le début du développement. / The current global status of most ecosystem services (ES) is precarious. Conservation actions could help secure their provision in locations deemed critical for the maintenance of human well-being. However, compared to traditional conservation planning approaches, ES conservation requires particular considerations to capture the spatial link between human beneficiaries and services flows; this knowledge is still fragmentary. This thesis examines one such context and tries to answer the following three main research questions: (1) How do we identify important sites for ES conservation? (2) How do we best align biodiversity and ES conservation? (3) What are the consequences of the delayed implementation of ES conservation actions? We first showed that considering demand in systematic conservation planning procedures fostered the selection of sites that may be up to three times more efficient in fulfilling beneficiary demand. This approach enables conservation efforts to focus on locations where resource investment will yield the greatest return for human well-being. Then, using this novel approach simultaneously with wetland biodiversity features within a complementary based selection procedure, we showed that it was possible to achieve all biodiversity and ES targets for only six percent of the additional area to be protected. When all conservation targets are sought to be a attained, counting on the spatial congruence between biodiversity and ES may be two to five times less efficient than using a complementarity based approach. Finally, in a context of increasing pressures from industrial development, we assessed the role of timing where the implementation of ES conservation actions is concerned on the replacement cost of the resultant networks. We showed that a slight increase in the percentage of the study area subjected to development can raise the replacement cost of conservation networks of up to fifteen percent.

Dans la littérature en gestion stratégique, l'avantage concurrentiel durable (ACD) est vu comme une finalité désirable des entreprises, car il représente les facteurs qui expliquent la probabilité qu'une entreprise obtienne une performance supérieure à celle de ses concurrents (Porter, 1985). Bien que l'ACD ait été amplement étudié, les limites de la littérature soulignent la nécessité de conduire des recherches plus intégratives. À titre d’exemple, il est nécessaire de développer de meilleurs instruments afin de capter l'ACD comme variable dépendante. Cela permettrait d’obtenir une compréhension plus globale de la complexité des déterminants des multiples formes de l'avantage concurrentiel et leurs interactions. Cette thèse aborde trois objectifs de recherche qui découlent de ces limites : 1) La réalisation d'une synthèse de littérature intégrative des différentes formes d'avantage concurrentiel en entreprise et leurs déterminants ; 2) La validation d'un nouveau construit de l'ACD, celui-ci comprenant trois dimensions, soit la persistance de l'avantage concurrentiel économique, social et environnemental, en utilisant la modélisation par équation structurelle ; 3) L'identification des complémentarités entre ces trois types d'avantage concurrentiel persistant et l’identification des facteurs explicatifs de ces avantages. La revue systématique de la littérature a mis en lumière une grande part de cette complexité ignorée jusqu'à ce jour, lorsqu'il est question du construit de l'ACD en entreprise et de ses déterminants. Le nouveau construit de l'ACD validé dans l'article 2 constitue une première tentative afin de modéliser l’ACD comme étant la capacité d'une firme à développer simultanément un avantage concurrentiel persistant économique, social et environnemental. Les résultats de la modélisation d'équations simultanées dans l'article 3 soutiennent l'hypothèse de complémentarité qui suggère que les ressources consacrées à l'amélioration de l'avantage concurrentiel social et environnemental prédisent également l'avantage concurrentiel économique et vice-versa. / An extensive literature stream in strategic management portrays sustainable competitive advantage (SCA) as a desirable outcome because it focuses on the factors explaining a firm’s probability of sustaining a performance superior to that of competitors (Porter, 1985). The limits of the SCA literature highlight the need for more integrative SCA research to improve the construct and capture SCA both as an output and to provide a more comprehensive understanding of the complexity of the determinants of the multiple forms of competitive advantage and their interactions. This thesis: 1) Presents a systematic review of the different forms of a firm’s competitive advantage and its determinants; 2) Uses structural equation modeling to validate a new construct of SCA as a threedimensional construct of persistent economic, social, and environmental competitive advantage; 3) Uses simultaneous regression estimations to identify the complementarities among these three types of competitive advantage, as well as the industry-, resource-, dynamic capabilities- and governance-based determinants of these competitive advantages. The systematic review uncovered a great deal of previously ignored complexities behind the SCA construct, its measurement, and the importance of the industry-, resource-, and institution-based determinants of competitive advantage. To our knowledge, the proposed SCA construct, validated in the second paper, serves as a first step in introducing a new conceptualization on the operationalization of SCA as abilities of firms to simultaneously develop an economic, social, and environmental persistent competitive advantage. The results of the simultaneous equation modeling support the complementarity hypothesis that suggests that a firm’s economic, social and environmental persistent competitive advantages reinforce each other.

Cette thèse étudie l’impact du véhicule électrique en tant que voie de décarbonisation profonde dans les études de planification et d’exploitation. L’étape de planification comprend trois phases différentes: Phase I) Un modèle de planification pour un véhicule électrique enfichable est proposé dans cette phase. De plus, un contrôle de charge à deux niveaux pour le contrôle de charge et de décharge qui est capable de prendre en compte à la fois les intérêts des clients et de l’opérateur de système indépendant (ISO) est proposé dans cette phase. Phase II) Au cours de cette phase, on étudie l’impact du véhicule électrique autonome en tant que technologie de rupture sur la transition optimale vers les véhicules électriques rechargeables. Dans les deux phases précédentes, il n’y a aucun nouvel investissement dans le secteur de l’électricité et une méthode de de décomposition de benders est également appliquée pour linéariser la non-linéarité générée dans le problème d’optimisation par le schéma de contrôle des cycles de charge et décharge. Phase III) Ici, un problème de planification est proposé à la fois pour le secteur de l’électricité et celui des transports électrifiés afin de maximiser la pénétration des véhicules électriques rechargeables dans le réseau. Pour résoudre ce problème, on mets en oeuvre une optimisation robuste du point de vue de la distribution, basée l’analyse de scénario et appliquant une règle de décision affine pour gérer les incertitudes associées.Dans la deuxième étape de la thèse qui porte sur la programmation de l’exploitation, il y a deux phases : Phase I) Au cours de cette phase, une stratégie d’appel d’offres collaborative est proposée pour les agrégateurs de véhicules électriques participant au marché de l’électricité. Une optimisation robuste du point de vue des scénarios, capable de prendre en compte à la fois les informations concernant la distribution statistique distribution et les informations métriques de distance dans un ensemble d’ambiguïtés. Phase II) Un modèle de fiabilité pour le parc de véhicules électriques participant aux programmes de réponse à la demande est proposé. De plus, l’impact de l’IMA (infrastructure de mesurage avancée) réparable sur le modèle de fiabilité du parc de véhicules électriques est étudié dans cette phase. / This thesis investigates the impact of electric vehicle as a pathway for deep decarbonization in both planning and operation studies. The planning study stage include three different phases: Phase I) Aplanning model for plug-in electric vehicle is proposed in this phase. Moreover, a bi-level charging control for charging and discharging control which is able to consider both interests of customers and independent system operator (ISO) is proposed in this phase. Phase II) In this phase, the impact of autonomous electric vehicle as a clean disruptive technology is investigated on optimal transition to plug-in electric vehicles. In the two previous phases, there is no new investment in the electricity sector and also a benders decomposition method is applied to linearize the non linearity arising from the by charging and discharging control schemes in the optimization problem. Phase III) Herein, a planning problem is proposed for both electricity sector and electrified transportation sector in order to maximize the penetration of plug-in electric vehicles in the grid. A scenario based distributionally robust optimization applying affine decision rule to handle the associated uncertainties is proposed.In the second stage of the thesis which is the operation study, there are two phases as: Phase I) In this phase a collaborative bidding strategy is proposed for electric vehicles aggregator participating in electricity market. A scenario wise distributionally robust optimization which is able to consider both distributional information and distance metric information inside an ambiguity set is developed. PhaseII) Herein, a reliability model for electric vehicle fleet participating in demand response programs is proposed. Moreover, the impact of repairable AMI on reliability model of electric vehicle fleet is investigated in this phase.

La planification collaborative est perçue comme une composante fondamentale à la gestion de chaînes d’approvisionnement. Toutefois, l’hétérogénéité des peuplements forestiers et l’environnement distribué du secteur industriel forestier québécois complexifient la mise en oeuvre d’une planification collaborative performante. Dans ce contexte, les planificateurs forestiers ont à réaliser un double défi. D’une part, ils doivent mettre en oeuvre les orientations stratégiques et respecter les contraintes financières propres à leurs organisations. D’autre part, ils doivent se concerter afin de coordonner leurs approvisionnements avec les autres usines qui partagent un même territoire. La conciliation de ces deux éléments propres à la planification forestière rend cet exercice ardu. En effet, il s’avère complexe de concilier le désir d’autonomie propre à chaque organisation et la nécessité de coordonner de manière commune l’approvisionnement des usines. Pour répondre à cette problématique, nous avons exploré les bénéfices potentiels de l’intégration de systèmes pour le secteur forestier. La littérature qui porte sur ce concept d’organisation et de gestion de chaînes d’approvisionnement témoigne de bénéfices importants pour d’autres secteurs manufacturiers. Cependant, il y a peu d’indications dans la littérature sur les apports de l’intégration de systèmes pour le contexte particulier des chaînes d’approvisionnement forestier. Nous avons également mobilisé certains concepts provenant de la collaboration dans les chaînes d’approvisionnement. Ce domaine de recherche offre des pistes pertinentes afin de réfléchir sur un modèle de gouvernance multiorganisationnelle approprié qui permettrait de concilier la dichotomie entre « autonomie » et « interdépendance ». Pour y parvenir, nous avons réalisé une étude de cas multiple au moyen d’une méthode de recherche qualitative. Cinq cas d’étude ont été sélectionnés en se basant entre autres sur le niveau d’intégration de systèmes employé. Nous avons ainsi été en mesure de mieux comprendre de quelle manière une tierce partie de type intégrateur-système interagit avec les organisations d’une chaîne d’approvisionnement afin de faciliter la planification forestière collaborative. Parmi nos résultats, nous avons d’abord observé qu’une tierce partie de type intégrateur-système contribue à rendre le processus de la planification forestière opérationnelle plus performant lorsqu’il y a une bonne adéquation entre le niveau de complexité du contexte de coordination et le niveau observé d’intégration de systèmes. Nous avons ensuite constaté qu’une tierce partie de type intégrateursystème contribue à assurer et à maintenir une culture collaborative ainsi qu’à favoriser la confiance dans l’exercice de planification collaborative étudié. Finalement, une tierce partie de type intégrateursystème permet pour les chaînes d’approvisionnement forestier à l’étude d’améliorer la gestion du partage d’information en renforçant l’interopérabilité entre les organisations ministérielles et industrielles. Mots-clés : Planification collaborative, planification forestière, intégration de systèmes, collaboration dans les chaînes d’approvisionnement, chaîne d’approvisionnement forestier, étude de cas, recherche qualitative. / Collaborative planning is seen as a fundamental component of supply chain management. However, forest stands heterogeneity and the distributed environment of Québec’s forestry industry make it difficult to implement effective collaborative planning. In this context, forest planners have to face a double challenge. On the one hand, they must implement strategic orientations and respect the financial constraints specific to their organizations. On the other hand, they must work together to coordinate their supplies with the other factories that share the same territory. Reconciling these two elements of forest planning makes this exercise difficult. It is complex to reconcile the desire for autonomy of each organization and the need to co-ordinate factories’ supply. To address this issue, we explored the potential benefits of systems integration for the forest sector. The literature on this concept of organization and management of supply chains shows significant benefits for other manufacturing sectors. However, there is little evidence in the literature of the contributions of systems integration to the particular context of forest supply chains. We also mobilized some concepts from the field of supply chain collaboration. This field of research offers relevant insights to reflect on an appropriate multi-organizational governance model that reconciles the dichotomy between "autonomy" and "interdependence". To achieve our goals, we conducted a multiple case study using a qualitative research method. Five case studies were selected based, among other things, on the level of systems integration employed. As a result, we have been able to better understand how a system-integrator third party interacts with supply chain organizations to facilitate collaborative forest planning. From our results, we first observed that a system-integrator third party helps to make the forest planning process more efficient when there is a good fit between the level of complexity in the coordination context and the observed level of systems integration. We then found that a system-integrator third party helps to ensure and maintain a collaborative culture and build trust in the collaborative planning exercise being studied. Finally, a system-integrator third party allows forest supply chains under study to improve the management of information sharing by enhancing interoperability between ministry and industry organizations. Key words: Collaborative planning, forest planning, systems integration, supply chain collaboration, forest supply chain, case study, qualitative research.

Titre de l'écran-titre (visionné le 5 septembre 2023) / Les entreprises forestières déploient beaucoup d'effort pour optimiser le processus de planification de leurs activités afin de devenir plus efficaces. Cependant, pour utiliser les avancées technologiques à leur plein potentiel, il est nécessaire d'avoir une planification de la production adaptée aux besoins du marché et qui tienne compte de toutes les contraintes. Au Québec, environ 92% des forêts sont publiques, c'est-à-dire qu'elles sont gérées par l'État. Le gouvernement répartit les peuplements forestiers entre les différentes entreprises exploitantes et leur fourni des informations sur la ressource attribuée. Les entreprises ont ensuite la responsabilité de planifier leurs activités de récolte. L'exercice consiste principalement à décider du moment de la récolte et à associer les peuplements à la bonne usine de transformation. Or, les données utilisées pour ce type de décision ne sont pas assez précises, ce qui constitue une source constante d'incertitude lorsqu'on tente de définir ce qui est disponible dans la forêt. Le manque de précision n'affecte pas seulement la planification de la récolte, mais aussi les activités de planification de chaque partie de la chaîne d'approvisionnement. Pour réduire l'impact sur l'efficacité globale, les entreprises auront tendance à conserver des niveaux élevés de stocks, malgré le coût que cela peut occasionner. Il existe également une absence de coordination entre l'opération de récolte et la production de produit du bois, en particulier le bois d'œuvre. Même s'il est techniquement possible d'ajuster la récolte du bois brut afin de répondre à la planification de la production de la scierie, cela peut être très coûteux pour l'équipe d'exploitation. De plus, malgré le fait que l'investissement dans une technologie d'acquisition de données ou un mécanisme de coordination puisse être considérable, le bénéfice d'un point de vue global a été prouvé. L'objectif de ce projet de thèse est de développer des outils de planification et de coordination qui puissent aider à prendre de meilleures décisions de transport et de production en situation d'incertitude. Pour atteindre un tel objectif, la première étape est de développer une méthode pour quantifier et classifier la qualité des données. Le résultat sera le point de départ pour modéliser et intégrer l'incertitude dans les activités de planification afin d'évaluer comment son inclusion peut affecter le système par rapport à celui où elle n'est pas prise en compte. Comme le projet de thèse est un système décentralisé, des mécanismes de coordination seront testés pour éviter que l'amélioration au début de la chaîne ne se dégrade entre les unités de la chaîne. Enfin, un cadre décisionnel combinera les résultats et servira d'aide à la prise de décision en présence de différents niveaux d'incertitude. La recherche se concentre sur un sujet relativement peu étudié dans la littérature, qui affecte toutes les entreprises forestières, l'incertitude des données décrivant la ressource. Il existe plusieurs causes de variation dans la chaîne d'approvisionnement forestière, mais l'incertitude générée par un manque de qualité des données peut être quantifiée et incluse dans le processus de planification. Peu de travaux se sont intéressé à telle approche. D'un point de vue pratique, le projet permettra de tester une stratégie de planification et de coordination qui donnera aux entreprises des lignes directrices pour mieux se préparer à l'incertitude et ainsi améliorer la performance de leur système. / Forest companies put a lot of effort to optimize the planning process of their activities to become more efficient. However, to use technological advancement to its full potential, it is necessary to have a production plan to prescribe the best strategy to harvest, transport, store, produce and distribute wood products while adapting to the market's needs. In Quebec, around 92% of the forests are public, which means they are managed by the state. The government allocates the forest stands between the different exploiting companies and gives them information about the assigned resource. The companies then have the responsibility to plan their harvesting activities. The exercise mainly consists in deciding when to harvest and associating the stands with the right sawmill. Still, the data used for this kind of decision are rarely precise, which induces a constant source of uncertainty when trying to define what is available in the forest. This will affect the harvesting and planning of every supply chain activity. To reduce the impact on overall efficiency, companies will tend to keep high levels of inventory despite the costs. There also exists an absence of coordination between the harvesting operation and the production of wood products, such as softwood lumber. Even if it is technically possible to harvest rough wood (in the form of trees) to conform to the sawmill production planning, it can be costly for the exploitation team to make the needed adjustments. The benefits of investing in data acquisition technologies or coordination mechanisms are not necessarily obvious to a company, yet, from a global point of view it has been demonstrated that the extra cost can be recovered with the right approach. The objective of the thesis is to develop planning and coordination tools that can help make better transport and production decisions under uncertainty. To achieve this goal, the first step is to develop a method to quantify and classify data quality. The result is then the starting point to model and integrates uncertainty into planning activities. This allows seeing how including it can affect the system compared to when it is not considered. Since the subject of the thesis is a decentralized system, coordination mechanisms are tested to prevent the improvement at the beginning of the chain from degrading between business units. Finally, a decision-making framework will combine the findings and act as support to make decisions when subject to different levels of uncertainty. The research focuses on a relatively little-studied topic in the literature, which affects all forest companies, the uncertainty of the data describing the resource. There are many causes for variation regarding the forest supply chain, but the uncertainty generated by a lack of data quality can be quantified and included in the planning process. In the practical sense, the project will allow testing planning and coordination strategies which will give companies guidelines to be better prepared for the uncertainty and thus improve their profitability.

Afin de rester compétitives dans un marché où la personnalisation de masse est omniprésente, les entreprises d’aujourd’hui n’ont d’autres choix que d’avoir une gestion efficace de leur chaîne d’approvisionnement par une vision globale des opérations de l’entreprise ainsi que des données intégrées. Dans un environnement en constante évolution comme aujourd’hui, les entreprises s’ajustent et continuent à remplir leur rôle de satisfaire la demande et de croître selon les besoins. Par contre, rares sont celles qui se permettent de revoir leur processus de prise de décision en fonction des nouveaux modèles d’affaires et nouvelles façons de faire. Parfois, il est plus simple de s’ajuster que de refaire les processus. Ce mémoire propose une solution pour le secteur manufacturier de planchers de bois franc par la conceptualisation d’un outil d’aide à la décision afin de permettre une vision globale de la production avec des données en temps réel. Ceci permettra une meilleure planification à tous les niveaux de la chaîne d’approvisionnement, en partant de l’achat des matières premières, en passant par la production, allant jusqu’au service à la clientèle. La modélisation conçue est ensuite simulée par une approche de simulation à évènements discrets afin de valider la situation actuelle, d’identifier les principaux problèmes et d’explorer des pistes de solutions futures. Les résultats démontrent le potentiel d’identification des goulots dans le processus de production et de prise de décision, et couplé à l’outil de visualisation proposé, ont le potentiel d’augmenter la performance de l’entreprise à plusieurs niveaux. / In order to remain competitive in a market where mass personalization is ubiquitous, today's companies have no choice but to effectively manage their supply chain through a global vision of the operations of the company as well as integrated data. In an ever-changing environment like today, businesses are adjusting and continuing to fulfill their role of meeting demand and growing as needed. On the other hand,few are able to review their decision-making process based on new business models and new ways of doing things. Sometimes it is easier to adjust than to redo the processes. This dissertation proposes a solution for the hardwood flooring manufacturing sector by conceptualizing a decision support tool to allow global visibility of production with real-time data. This will enable better planning at all levels of the supply chain, from the purchase of raw materials, through production, to customer service. The designed modeling is then simulated by a discrete event simulation approach in order to validate the current situation, identify the main problems and explore avenues for future solutions. The results demonstrate the potential for identifying bottlenecks in the production and decision-making process, and coupled with the proposed visualization tool, have the potential to increase the company's performance at multiple levels.

Dans cette thèse, nous analysons le problème de l'intégration de la planification de production et de la maintenance préventive, ainsi que l'élaboration du système de contrôle de la qualité. Premièrement, on considère un système de production composé d'une machine et de plusieurs produits dans un contexte incertain, dont les prix et le coût changent d'une période à l'autre. La machine se détériore avec le temps et sa probabilité de défaillance, ainsi que le risque de passage à un état hors contrôle augmentent. Le taux de défaillance dans un état dégradé est plus élevé et donc, des coûts liés à la qualité s’imposent. Lorsque la machine tombe en panne, une maintenance corrective ou une réparation minimale seront initiées pour la remettre en marche sans influer ses conditions ou le processus de détérioration. L'augmentation du nombre de défaillances de la machine se traduit par un temps d'arrêt supérieur et un taux de disponibilité inférieur. D'autre part, la réalisation des plans de production est fortement influencée par la disponibilité et la fiabilité de la machine. Les interactions entre la planification de la maintenance et celle de la production sont incorporées dans notre modèle mathématique. Dans la première étape, l'effet de maintenance sur la qualité est pris en compte. La maintenance préventive est considérée comme imparfaite. La condition de la machine est définie par l’âge actuel, et la machine dispose de plusieurs niveaux de maintenance avec des caractéristiques différentes (coûts, délais d'exécution et impacts sur les conditions du système). La détermination des niveaux de maintenance préventive optimaux conduit à un problème d’optimisation difficile. Un modèle de maximisation du profit est développé, dans lequel la vente des produits conformes et non conformes, les coûts de la production, les stocks tenus, la rupture de stock, la configuration de la machine, la maintenance préventive et corrective, le remplacement de la machine et le coût de la qualité sont considérés dans la fonction de l’objectif. De plus, un système composé de plusieurs machines est étudié. Dans cette extension, les nombres optimaux d’inspections est également considéré. La fonction de l’objectif consiste à minimiser le coût total qui est la somme des coûts liés à la maintenance, la production et la qualité. Ensuite, en tenant compte de la complexité des modèles préposés, nous développons des méthodes de résolution efficaces qui sont fondées sur la combinaison d'algorithmes génétiques avec des méthodes de recherches locales. On présente un algorithme mimétique qui emploi l’algorithme Nelder-Mead, avec un logiciel d'optimisation pour déterminer les valeurs exactes de plusieurs variables de décisions à chaque évaluation. La méthode de résolution proposée est comparée, en termes de temps d’exécution et de qualités des solutions, avec plusieurs méthodes Métaheuristiques. Mots-clés : Planification de la production, Maintenance préventive imparfaite, Inspection, Qualité, Modèles intégrés, Métaheuristiques / In this thesis, we study the integrated planning of production, maintenance, and quality in multi-product, multi-period imperfect systems. First, we consider a production system composed of one machine and several products in a time-varying context. The machine deteriorates with time and so, the probability of machine failure, or the risk of a shift to an out-of-control state, increases. The defective rate in the shifted state is higher and so, quality related costs will be imposed. When the machine fails, a corrective maintenance or a minimal repair will be initiated to bring the machine in operation without influencing on its conditions or on the deterioration process. Increasing the expected number of machine failures results in a higher downtime and a lower availability rate. On the other hand, realization of the production plans is significantly influenced by the machine availability and reliability. The interactions between maintenance scheduling and production planning are incorporated in the mathematical model. In the first step, the impact of maintenance on the expected quality level is addressed. The maintenance is also imperfect and the machine conditions after maintenance can be anywhere between as-good-as-new and as-bad-as-old situations. Machine conditions are stated by its effective age, and the machine has several maintenance levels with different costs, execution times, and impacts on the system conditions. High level maintenances on the one hand have greater influences on the improvement of the system state and on the other hand, they occupy more the available production time. The optimal determination of such preventive maintenance levels to be performed at each maintenance intrusion is a challenging problem. A profit maximization model is developed, where the sale of conforming and non-conforming products, costs of production, inventory holding, backorder, setup, preventive and corrective maintenance, machine replacement, and the quality cost are addressed in the objective function. Then, a system with multiple machines is taken into account. In this extension, the number of quality inspections is involved in the joint model. The objective function minimizes the total cost which is the sum of maintenance, production and quality costs. In order to reduce the gap between the theory and the application of joint models, and taking into account the complexity of the integrated problems, we have developed an efficient solution method that is based on the combination of genetic algorithms with local search and problem specific methods. The proposed memetic algorithm employs Nelder-Mead algorithm along with an optimization package for exact determination of the values of several decision variables in each chromosome evolution. The method extracts not only the positive knowledge in good solutions, but also the negative knowledge in poor individuals to determine the algorithm transitions. The method is compared in terms of the solution time and quality to several heuristic methods. Keywords : Multi-period production planning, Imperfect preventive maintenance, Inspection, Quality, Integrated model, Metaheuristics