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.

La planification stratégique de l'approvisionnement forestier est une activité complexe permettant à l'entreprise de fournir en matière première ses installations de transformation. Il est reconnu que les modèles mathématique de planification stratégique proposés à ce jour n'intègrent pas l'approvisionnement forestier en tant que variable décisionnelle mais le considèrent plutôt comme une contrainte. Les caractéristiques spatiales et temporelles de l'approvisionnement forestier sont aussi souvent ignorées, de même que la demande des produits sur les marchés et l'incertitude reliée aux activités forestières. Pour faciliter l'intégration éventuelle de ces éléments dans un modèle mathématique, ce mémoire présente une étude de cas sur la chaîne de création de valeur de l'industrie forestière, plus particulièrement au niveau de l'entreprise et de son approvisionnement forestier. L'objectif est de décrire, par un modèle conceptuel, le processus décisionnel stratégique de l'entreprise et les variables reliées, de l'approvisionnement jusqu'aux marchés.

Les usines de bioénergie devraient jouer un rôle important dans la production d'énergie verte à partir de la biomasse forestière. Pour intégrer l'usine de bioénergie dans la chaîne d'approvisionnement forestière, l'industrie a besoin de nouveaux investissements ainsi que de la conception et de la gestion de la chaîne de valeur. D'un autre côté, les incertitudes associées aux nouveaux produits sur le marché peuvent ajouter des risques supplémentaires à un investissement aussi important dans la chaîne d'approvisionnement forestière instable. Par conséquent, l'objectif principal de cette thèse est d'étudier la conception du réseau de bioénergie forestière dans un contexte déterministe et stochastique. La première partie de la thèse propose une plate-forme expérimentale pour intégrer la conception et le pilotage de la chaîne de valeur puisque le nouveau design ne sera réalisable que s'il considère au préalable la planification. La plateforme a inclus plusieurs actions collaboratives entre tous les partenaires impliqués dans la chaîne d'approvisionnement. Cette plateforme est la base d’un nouvel outil éducatif appelé jeu de transport. Ensuite, la plate-forme a été utilisée pour concevoir un réseau optimisé de bioénergie forestière. La chaîne d'approvisionnement forestière de Terre-Neuve, composée de quatre acteurs majeurs de l’industrie forestière, a été considérée comme notre étude de cas. La rentabilité de l'ajout de nouvelles installations de bioénergie ainsi que de nouveaux terminaux dans plusieurs emplacements potentiels ont été évalués. Enfin, à la troisième partie de la thèse, nous repensons le réseau bioénergétique en tenant compte de l'incertitude de la demande et des prix de tous les produits finaux de la nouvelle chaîne de valeur. Plusieurs bioprocédés potentiels avec différentes technologies ont été évalués dans notre étude de cas. Pour fournir une solution tenant compte du risque, nous avons développé deux nouveaux modèles de gestion des risques. Les résultats dans les trois parties ont clairement démontré l'impact de la planification intégrée, des usines de bioénergie et de la collaboration sur l'amélioration de la performance de la chaîne d'approvisionnement forestière. En général, le travail accompli dans ce projet permettra une transformation en douceur de la chaîne d'approvisionnement forestière en tenant compte des risques d'investissement. En ce qui concerne les résultats obtenus grâce aux études de cas, nous croyons que la plateforme et les approches proposées dans cette thèse peuvent être considérées comme des outils novateurs et pratiques pour le problème de la conception des réseaux de bioénergie forestière. / Bioenergy plants are expected to play an important role in green energy production from forestry biomass. To incorporate bioenergy plant in the forest supply chain, the industry requires new investments as well as new value chain design and management. On the other side, the uncertainties associated with demand and price of new products in the market may add risks to such large investment in current forest supply chain. Hence, the main objective of this thesis is to analyze and to propose new design of the forest bioenergy network in both a deterministic and a stochastic context. The first part of the thesis has proposed four optimization models for strategic, tactical and operational planning levels of the supply chain. The models have included several collaborative actions between all involved stakeholders of the supply chain. They have been integrated in a new educational tool called hierarchical transportation game. In the second part of the thesis, we have integrated the developed optimization models to propose an integrated value chain design and value chain management optimization model. This model has been used to analyze a forest bioenergy network in Newfoundland. Newfoundland forest supply chain comprising four major stakeholders was considered as our case study. The profitability of adding a new bioenergy plant as well as new terminals in several potential locations have been evaluated. Finally, in a third part of the thesis we have proposed the bioenergy network taking into account uncertainty on demand and price of all final products of a new value chain. Several potential bioprocesses with different technologies have been evaluated for our case study. To provide a risk-averse solution, we have proposed two risk management models. The results from the three parts of the thesis have demonstrated the impact of integrated planning, bioenergy plants and collaboration on improvement of forest value chain. In general, the work in this thesis can support an efficient transformation of the forest supply chain considering investment risks. The optimization models and approaches proposed in this thesis are novel and practical for the forest bioenergy network design problem.

Au cours des dernières décennies, la compétition a pris une orientation mondiale où développement de produits et innovation continue sont devenus monnaie courante. Devant cette situation, peu d’entreprises seules peuvent parvenir à satisfaire entièrement les besoins du marché. La collaboration avec un ou plusieurs partenaires est donc devenue un moyen privilégié par les organisations pour mettre en commun leur savoir-faire et leurs connaissances clés, spécialement pour des processus complexes tel que le développement de produits. L’objectif de ce mémoire concerne tout d’abord l’étude de la collaboration en développement de produits, de façon à connaître les motivations qui poussent les entreprises à l’adopter et les profits qui peuvent en être tirés. Le mémoire vise d’autre part à étudier la faisabilité d’appliquer cette approche pour le secteur forestier. Pour ce faire, une revue de la littérature sur le sujet a d’abord été réalisée, menant au développement d’un cadre générique de la collaboration en développement de produits. Des visites industrielles ont aussi été effectuées pour adapter le cadre au contexte forestier. Notre étude a révélé que l’approche de collaboration en développement de produits est déjà utilisée d’une manière fructueuse par des entreprises du secteur feuillu québécois. Elle a également permis d’expliciter diverses formes de collaboration impliquant un certain niveau de responsabilités et d’investissement de la part des partenaires.

Les produits forestiers non ligneux (PFNL) rassemblent toutes exploitations sous couvert forestier. Ils excluent les produits issus de la fibre de bois et des produits de la faune. Le bleuet sauvage est un bon exemple de PFNL. Ces produits sont abondants au Québec. Le bleuet est un exemple de PFNL bien établi avec un niveau de commercialisation structurée de produits frais et de transformation. Au contraire, le marché des champignons forestiers tarde à se développer. À titre de produit agroforestier, les PFNL procurent des biens et services bénéfiques aux communautés productrices. La distribution des PFNL varie en fonction de facteurs géophysiques et bioclimatiques. Dans certaines régions du Québec, des groupes s'efforcent de développer des outils d’analyse et de modélisation spatiale conséquents. La géomatique procure des solutions pratiques pour l’identification et le suivi des PFNL. Entre autres, elle opère des données géospatiales spécialisées sur des systèmes d'information géographique (SIG). Ce projet de maîtrise repose sur la mise en place d’un portail participatif d’information géographique web. Il s'adresse à un large panel d’utilisateurs, notamment aux intervenants impliqués dans le développement durable des PFNL. Il offre la possibilité de visualiser et de manipuler des données spécialisées au cas des PFNL. Il propose de localiser les sites à fort potentiel de présence. Il cherche à intégrer des outils de validation de ces sites. Il tend aussi à procurer des outils qui accompagnent la production des utilisateurs. Le portail introduit des applications d’édition, d’analyse et de modélisations spatiales exclusives à la thématique des PFNL. Il abrite des couches de données interactives et interopérables. L'évaluation du portail passe par l’efficacité de ses applications et la convivialité de ses composantes. Ce rapport décrit et fait la démonstration de chacune d'elle.

La capitalisation sur pied et la substitution d'essences sont deux stratégies sylvicoles analysées dans cette thèse, chacune pressentie pour être favorable au stockage du carbone, enjeu majeur de ce XXIème siècle pour la lutte contre le réchauffement climatique. La première correspond à un ralentissement des récoltes, qui devrait générer un puits de carbone additionnel par l'augmentation des stocks moyens de biomasse sur pied. La substitution d'essences à croissance lente comme le Chêne sessile ou le Hêtre par des essences résineuses à croissance rapide comme le Pin laricio ou le Douglas pourrait entraîner une absorption plus rapide du CO2. L'impact sur le carbone de ces deux stratégies est d'autant plus intéressant à étudier que les gestionnaires forestiers les pratiquent déjà. La construction d'une chaîne de modèles prenant en compte l'ensemble des compartiments dans lesquels le carbone est impliqué, à savoir la biomasse forestière, le sol, mais aussi les produits forestiers issus de l'exploitation, permet d'effectuer des simulations donnant des résultats quantitatifs sur ces pratiques. Nous montrons qu'une capitalisation sur pied engendrerait un puits de carbone additionnel dépendant de l'état initial des peuplements, de la fertilité et de la nouvelle sylviculture pratiquée. Il pourrait s'élever jusqu'à 142 tC/ha après obtention du régime permanent dans le cas le plus favorable. La substitution de feuillus à croissance lente par des résineux à croissance rapide serait également un puits de carbone important (jusqu'à 2 tC/ha/an) pendant plusieurs décennies, mais s'avérerait d'un stock de carbone moyen inférieur sur le long terme.

Ce travail étudie l'influence des questions environnementales sur le commerce international à partir des échanges de bois tropicaux Malaisie - Europe, la Malaisie étant un important exportateur de bois. Les avantages comparatifs des produits forestiers Malaisiens sont évalués, ainsi que la propension à payer le bois issu de gestion forestière durable par les consommateurs français (en tant qu'Européens). La première partie envisage les différences de perception entre pays développés et pays en développement pour le lien entre commerce et environnement. Il apparaît que les normes environnementales agissent comme des barrières non-tarifaires. Ces barrières sont accentuées par les critères de marquage, d'étiquetage, et de technologie imposés par les pays importateurs. La seconde partie analyse le rôle clé de la Malaisie dans le commerce des bois tropicaux. Les principaux marchés d'exportation des bois Malaisiens sont évalués. Le marché Européen est étudié plus en détail. Il apparaît que les ventes de meuble ont dépassé en 2004 celles des autres principaux produits forestiers. Sur le marché Européen la Malaisie fait face à la concurrence de produits tropicaux à bas prix venant de Chine, et à celle de produits forestiers éco-certifiés venant du Brésil. Concomitamment, l'engagement de la Malaisie dans une dynamique de gestion plus durable y crée une pénurie relative de matériau brut. La troisième partie calcule l'index de Balassa d'avantage comparatif, pour 21 produits forestiers Malaisiens sur le marché Européen. Seuls 5 produits industriels intermédiaires ou à transformation fortement mécanisée, ont un avantage comparatif marqué. Il s'agit des sciages, moulures, contreplaqués, placages, charpente et menuiserie industrielle. Les autres produits présentent des avantages comparatifs faibles ou même négatifs. La quatrième partie estime la propension à payer pour différents attributs environnementaux, ainsi que d'autres tels le commerce équitable et l'origine géographique. Un questionnaire reprenant ces attributs pour du parquet bois hypothétique a été utilisé. Il semble que les consommateurs soient prêts à rémunérer le plus les critères de commerce équitable et d'origine Française, la gestion durable étant recherchée dans une moindre mesure. La propension à payer les tous les attributs varie en fonction des notions et attitudes qu'ont les consommateurs sur l'éco-certification, l'environnement, ainsi qu'en fonction de leur lieu d'habitation, niveau d'éducation et de revenu, et type de profession. Enfin les résultats des 4 parties sont synthétisés en reliant les échelles micro et macroéconomiques, avec les dimensions de demande et d'approvisionnement. D'une façon générale, les résultats suggèrent que les opportunités et contraintes propres à la l'industrie du bois de Malaisie façonnent les exports de produits. La Malaisie s'adapte en se tournant vers des produits à plus haute valeur ajoutée et à moindre impact environnemental, pour pallier aux barrières commerciales et à la pénurie relative de matériau. La Malaisie s'est dotée d'une certification nationale (Malaysian Timber Certification) propre à remplir les critères de durabilité et de légalité de l'Europe, et s'est engagée la gestion durable des forêts.

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.

Depuis plusieurs années, la demande mondiale pour les produits forestiers évolue et demande une adaptation importante de l'offre des industries de ce secteur. Au Québec, ce secteur économique est divisé en deux grands groupes : la transformation des essences résineuses et celle des essences feuillues. Le premier secteur étant celui présentant le plus grand volume de bois transformé et le parc industriel le plus important, beaucoup d'efforts de recherche y ont déjà été consentis. Le secteur de la transformation des feuillus durs est moins bien étudié et il fait pourtant face présentement à plusieurs défis comme un manque d'approvisionnement en tiges de bonne qualité et des équipements de transformation souvent désuets. Pour savoir s'il est judicieux d'investir temps, efforts et capitaux dans l'amélioration des connaissances sur cette chaîne de création de valeur, il est avisé de connaître les retombées économiques de cette dernière. C'est dans cette optique que cette étude a été conduite.

Ce projet de maîtrise vise à examiner le déploiement du « terroir boréal » à partir du cas des produits forestiers non ligneux (PFNL). Lors d'une enquête de terrain dans la région, des données ont été recueillies auprès d'entrepreneurs du secteur PFNL. Les résultats mettent en lumière l'ancrage territorial et social de ces produits, ainsi que des pratiques qui leur sont associées, afin de comprendre comment ils participent à la création de ce nouveau terroir. Nos analyses montrent que le déploiement du terroir boréal implique l'engendrement et la reproduction d'imaginaires collectifs mettant en dialogue les thèmes de territoire, de nordicité, de forêt, d'identité et de tradition. Il met en jeu une organisation intriquée d'acteurs sociaux déployant savoir-faire et techniques autour d'un objet économique foncièrement contemporain. Les conceptions qui en découlent, celles d'un territoire forestier et nordique et d'une typicité sociale et culturelle sont à la genèse d'une identité régionale ancrée dans son terroir. / This master's thesis investigates the creation of a new terroir in the Saguenay-Lac-Saint-Jean region of the Province of Quebec. The "terroir boréal" is examined through the study of the small scale industry based on non-timber forest products (NTFP) that is steadily growing in the region. The field research provided empirical data about the sector's entrepreneurs. Its analysis imparts in-depth understanding of the way both products and practices associated with NTFPs are rooted in the region as well as in the culture. We also look at the ways in which they contribute to the terroir. The argument will be made that the terroir boréal generates recurring collective "imaginaries" that involve themes regarding territory, northerness, forest, identity and tradition. At its core, various social actors are elaborating techniques and know-how, providing insight about the very modern economic quality of the terroir. In that sense, the NTFPs are a reservoir of representations of a particular relationship with the forest and northern land. The social and cultural characteristics in which they are ingrained are the genesis of a new regional identity embedded in its terroir.