Titre de l'écran-titre (visionné le 26 février 2024) / Le suivi des inventaires de bois en bordure de route est nécessaire dans la gestion des approvisionnements en bois des scieries et, plus particulièrement, pour déterminer le montant des avances à payer aux entrepreneurs forestiers, la planification du transport et la planification de la production de l'usine. Cependant, cette opération est de plus en plus problématique due aux coûts associés aux déplacements vers les chantiers éloignés, le manque de main-d'œuvre et des méthodes actuelles fournissant des informations limitées sur les caractéristiques dendrométriques des billots. Pour pallier ces problèmes, une procédure automatisée a été développée dans le logiciel Arcmap pour caractériser les inventaires de bois en bordure de route en utilisant les points GPS du porteur, les fichiers de production des abatteuses-façonneuses et le fichier de forme du réseau routier. Un inventaire des billots sur des blocs de coupe suivi d'inventaires en bordure de route ont été réalisés pour évaluer la capacité de la procédure à prédire la localisation et la dimension des empilements et leur contenu. Cette étude a été réalisée dans six blocs de coupe dans la région du Saguenay-Lac-Sain-Jean. Afin de mieux comprendre l'impact des paramètres de la procédure automatisée sur sa performance, une analyse de sensibilité locale a été faite. La procédure identifie des zones de déchargement plutôt que des piles individuelles étant donné leur proximité. Les résultats indiquent un indice de similitude de 72% entre les piles prédites et celles inventoriées. L'écart s'explique par un faible pourcentage des longueurs de piles inventoriées non prédites (3%) et un pourcentage élevé des longueurs des piles de bois surprédites (27%). La procédure attribue adéquatement 96% des billots aux zones de déchargement. L'analyse de sensibilité a permis de déceler quelques tendances sur la performance de la procédure. La procédure proposée, de caractérisation des inventaires de bois en bordure de route, fournie toutes les données dendrométriques des billes en inventaire sans intervention humaine. Ces informations peuvent s'avérer bénéfiques pour la planification des activités de transport et en scierie.

L’objectif de l’étude est d’évaluer des stratégies en flux tiré et flux poussé pour la planification de la production en utilisant comme cas d’étude une usine de sciage située au Québec. Un outil de planification de la production (APS, Advanced Planning and Scheduling System), basé sur une architecture logicielle distribuée, simule les divers processus de production et planification des opérations de la scierie (approvisionnement, sciage, séchage, rabotage, entreposage et distribution) en les représentant comme des agents logiciels spécifiques. Pour les expériences, des configurations de pilotage définies par deux facteurs contrôlables sont utilisées, à savoir : la position du point de découplage et les niveaux des contrats pour une famille de produits. Ensuite, des scénarios ont été définis par deux facteurs non contrôlables : la qualité de l’approvisionnement et le différentiel des prix pour les produits visés par les contrats. Ces configurations et ces scénarios génèrent un plan d’expériences de niveaux mixtes avec cinquante-quatre expériences. Pour chacun des 54 plans de production généré par l’APS trois indicateurs de performance sont calculés : le taux de service, le niveau de stock de produits en-cours et le profit potentiel de la production (Potential Monetary Throughput). Les résultats montrent une relation directe entre le niveau de pénétration du point de découplage, le flux tiré et le taux de service, pour chaque niveau de demande des produits tirés par les contrats. Ainsi, une planification qui incorpore le flux tiré génère en moyenne une augmentation de performance de 100% dans le niveau de service, par rapport à une planification en flux poussé pour tous les niveaux de contrats. Cette augmentation de la performance du niveau de service a un coût financier d’approximativement 7% du profit potentiel, lequel devrait être compensé par de meilleures conditions des contrats (un premium payé sur le prix marché) et des coûts de stockage plus bas. Ce « compromis » s’avère un résultat direct de la divergence dans la production de bois d’œuvre. Ainsi, dans un contexte d’affaires qui privilégie la qualité du service et où les clients sont prêts à payer pour ce service, l’utilisation de ces stratégies de planification de la production, où le point de découplage est situé en amont de la chaîne, est une opportunité possible d’avantage concurrentiel. / The objective of this study is the evaluation of pull and push strategies in lumber production planning using a Quebec sawmill as case study. An Advanced Planning and Scheduling System (APS), based on a distributed software architecture, simulates the main operations planning and production processes of the sawmill (sourcing, sawing, drying, finishing, warehousing and delivery) representing them as autonomous software agents. Push and pull strategies are simulated using different penetration positions of the demand information decoupling point over the value chain. To set experiments, configurations are defined by two controllable factors, namely: the decoupling point position and the level of contracts for a product family. Following, a set of scenarios are generated by two uncontrollable factors: the quality of supply and market prices differential for products under contracts. These configurations and scenarios leads to a mixed levels experimental design with fifty four runs. Three performance indicators: orders fill rate, work in process, and potential monetary throughput; are calculated for every one of the 54 production plans generated by the APS. Results show a direct relation between the orders fill rate and the position of the decoupling point, pull strategy, for the three levels of demand on products under contract. Accordingly, at every demand level, production plans under pull strategies generate improvements of 100% compared with equivalent plans under push strategy. This service level performance improvement has a financial cost of about 7% of the Potential Monetary Throughput which should be compensated externally with better contract conditions and internally by lower costs of inventory management. This trade-off seems to be a direct consequence of the divergent nature of lumber production. Consequently, in a business context that privileges service quality and where customers are willing to pay for it, the use of this kind of demand driven strategies in production planning represents a source of competitive advantage.

L’industrie forestière est un secteur économique générant beaucoup d’emplois au Québec, Canada. Dans le but d’assurer la compétitivité et la profitabilité des scieries, plusieurs propriétaires se voient donc dans l’obligation de revoir leurs systèmes de production. De plus, ceux-ci sont à la recherche de nouvelles opportunités pour générer des profits, comme le programme de gestion de la demande en puissance (GDP) d’Hydro-Québec, programme visant à redistribuer l’usage de l’électricité vers des périodes hors-pointe. C’est dans cette optique que s’insère cette maîtrise, dont le but est d’évaluer l’impact technico-économique de l’implantation de stratégies permettant à une scierie typique de participer au programme de GDP. Pour ce faire, une revue de la littérature a été faite, afin d’établir un état de l’art sur les systèmes de gestion de l’énergie en industrie, la gestion de la demande en puissance et les modèles de planification existants dans le milieu de la fabrication de bois d’oeuvre. Ensuite, l’étude d’un système de production de bois d’oeuvre réel et la collecte d’informations quant à la consommation d’électricité des équipements et de chauffage des espaces de travail utilisés ont été réalisées. Ces informations ont par la suite été intégrées à l’intérieur d’un modèle de planification tactique des opérations. Avec un tel modèle, il devenait donc possible de tester différentes stratégies permettant de réduire l’appel en puissance des équipements en cas d’évènement de GDP et de mesurer les gains financiers ou encore les pertes engendrées par la mise en place de telles stratégies. Plus particulièrement, six stratégies ont été testées. À la suite d’une étude comparative basée sur la profitabilité de chaque stratégie, il s’est avéré que le meilleur scénario permettait d’augmenter les profits de la scierie à l’étude de près de 5%, tout en offrant une augmentation de profit durant un grand nombre d’heures de GDP (68 heures). Somme toute, l’étude a permis de trouver, pour une scierie type du Québec, la meilleure stratégie à mettre en place pour participer au programme de GDP d’Hydro-Québec. Elle a également a permis de développer un modèle de planification pour l’industrie du bois d’oeuvre intégrant la facette énergétique et de générer une méthodologie générale permettant de reproduire les travaux réalisés dans le cadre de la recherche à d’autres secteurs. / The forestry industry is an economic sector that generates a lot of jobs in Quebec, Canada. In order to ensure the competitiveness and profitability of sawmills, many owners are therefore obliged to review their production systems. In addition, they are looking into new opportunities to generate profits like Hydro-Quebec's Demandresponse program (DR). It is in this perspective that this master project is integrated, whose aim is to find the best strategy at the level of profitability, for a typical Quebec sawmill, to participate in Hydro-Quebec’s DR program. To this end, a literature review was conducted to establish a state of the art on energy management systems in industry, on demand-response programs and on existing planning models in the lumber manufacturing industry. Then, the study of a real lumber production system and the information collection about the equipment electricity consumption and the workspace heating used were realized. This information was subsequently integrated into a tactical operations planning model. With such a model, it became possible to test different strategies to reduce the equipment power demand in case of DR event and measure the financial gains or the losses generated by the implementation of such strategies. More specifically, six strategies were tested. As a result of a comparative study based on the profitability of each strategy, it turned out that the best scenario allowed the sawmill profits to increase by almost 5% while offering a profit increase for a large number of DR hour (68 hours). All in all, the study found that, for a typical Quebec sawmill, the best strategy to put in place to participate in Hydro-Québec's DR program. It also helped develop a planning model for the lumber industry integrating the electrical energy facet and generates a general methodology for replicating the work done in the present research to other sectors.

Dans le cadre de ce travail de thèse, nous avons conçu une plateforme de simulation permettant l’évaluation comparative de stratégies de pilotage pour la production de bois d’œuvre dans les scieries nord-américaines. Dans notre contexte, une stratégie de pilotage est composée de plusieurs paramètres tels que le choix des politiques d’acceptation des commandes, permettant d’accepter ou de refuser une commande en fonction de règles mises en place, le choix des modèles et algorithmes de planification utilisés à chaque étape de la production de bois d’œuvre, le choix du modèle au niveau tactique, les mécanismes de coordination utilisés, permettant de mieux coordonner les opérations de plusieurs entités distinctes ou de plusieurs niveaux de planification ; on parle notamment d’échange d’informations circulant entre les niveaux de planification tactique et opérationnel ou encore entre les entités/modèles utilisés au niveau opérationnel pour planifier la production de bois d’œuvre. Lors de la planification des opérations, les industriels doivent mettre en place ces stratégies de pilotage. Aujourd’hui, il est extrêmement compliqué de savoir quelle stratégie de pilotage mettre en place en fonction de son propre contexte de marché et de ses paramètres de production. L’objectif général est donc est de permettre d’évaluer et comparer des stratégies de pilotage aux niveaux tactique et opérationnel pour la production de bois d’œuvre, tout en tenant compte du contexte de marché de l’entreprise ainsi que de ses paramètres de production. Pour atteindre cet objectif, nous l’avons divisé en quatre objectifs spécifiques qui ont donnés lieu à trois publications. Pour notre premier objectif spécifique, nous avons développé un modèle de simulation permettant de représenter la génération, l’acceptation et la vente d’une commande pour une entreprise de sciage. Un module de planification de la production a également été couplé et est responsable de la gestion des stocks et de la génération des plans de production. Pour notre deuxième objectif spécifique, nous avons utilisons ce modèle de simulation pour pouvoir évaluer l’impact de politiques d’acceptation des commandes (telles que Availableto-promise (ATP), Capable-to-promise (CTP) ou encore On-Stock) sur les performances de l’entreprise en termes de volume de commandes acceptées dans un environnement à flux de produits divergent avec co-production. Bien que ces politiques d’acceptation des commandes aient été largement étudiées dans un contexte manufacturier traditionnel, le choix d’une politique plutôt qu’une autre est loin d’être trivial dans un tel contexte de divergence de flux physique. Nous montrons dans cette première contribution que dans ce type de contexte, le choix d’une politique d’acceptation de commande plutôt qu’une autre dépend fortement du marché et impacte fortement les performances de l’entreprise, en termes de commandes acceptées et de stock moyen annuel. Cet objectif spécifique a entrainé l’écriture d’un premier article. Pour notre troisième objectif spécifique, nous avons évalué des mécanismes de coordination mis en place au niveau opérationnel entre les différentes activités du processus de transformation de bois d’œuvre, qui est un processus décentralisé. La précédente plateforme de simulation a donc été adaptée et des mécanismes de coordination déjà publiés tels que « Twophases planning », ou « bottleneck-first planning » y sont évalués en utilisant un horizon roulant dans un environnement où les commandes sont générées dynamiquement. Nous montrons que les mécanismes de coordination déjà publiés et testés dans un environnement statique performent mal dans un environnement dynamique. Nous proposons donc un autre mécanisme de coordination « hybride flux poussé / flux tiré » exploitant le concept de point de découplage. Ce mécanisme s’avère meilleur que les précédents en permettant un plus grand nombre de ventes, ainsi qu’une réduction des stock moyens. Cet objectif spécifique a entrainé l’écriture d’un deuxième article. Enfin, pour notre quatrième objectif spécifique, nous nous intéressons à la planification de la production aux niveaux tactique et opérationnel. Nous utilisons le modèle de simulation pour comparer et évaluer l’impact de différents types d’informations transmises du niveau tactique au niveau opérationnel. Le niveau de planification tactique est alors pris en compte pour établir une planification à plus long terme. Nous montrons que le choix du type d’informations à transmettre du niveau tactique au niveau opérationnel varie selon plusieurs facteurs, tels que : la politique d’acceptation des commandes (ATP, CTP) utilisée par l’entreprise, l’ampleur de la saisonnalité des prix de vente, ou le fait d’être ou non dans un marché en surcapacité. Cet objectif spécifique a entrainé l’écriture d’un troisième article. / In this thesis, we designed a simulation platform to compare and evaluate production planning and order management strategies for lumber production in North American sawmills. In our context, a strategy is composed of several parameters such as the choice of order acceptance policies, allowing to accept or refuse an order based on implemented rules, the choice of planning models and algorithms used at each stage of timber production, the choice of model at the tactical level, the coordination mechanisms used, to better coordinate the operations of several distinct entities or of several planning levels; this includes the exchange of information between tactical and operational planning levels or between entities / models used at the operational level to plan timber production. Today, it is extremely difficult for a company to know which management strategy to put in place. The general objective is then to evaluate and compare tactical and operational planning strategies for timber production, taking into account the company's market context and its production parameters. To achieve this goal, we divided it into four specific objectives that resulted in three publications. In the first specific objective, we developed a simulation model to represent the generation, acceptance and sale of an order for a sawmill. We coupled a production planning module to this simulation model that is responsible for inventory management and the generation of production plans. In a second objective, we use this simulation model to be able to evaluate the impact of order acceptance policies such as Available-to-promise (ATP), Capable-to-promise (CTP) and Stock policies on the company’s performance in terms of volume of accepted orders in a product flow environment diverge with co-production. Although these order acceptance policies have been widely studied in a traditional manufacturing context, the choice of one policy over another is far from being trivial in such a context of divergence flow. We show that in this type of context, the choice of an order acceptance policy rather than another depends strongly on the market and impacts the performance of the company, in terms of accepted orders and average annual inventory. This specific objective leads to the first publication. In a third specific objective, we evaluated coordination mechanisms used at the operational level between the different activities of the timber processing process, which is a decentralized process. The previous simulation platform has been adapted and previously published coordination mechanisms such as "Two-phase planning" or "bottleneck-first planning" are evaluated using a rolling horizon in an environment where orders are generated dynamically. We show that coordination mechanisms already published and tested in a static environment perform poorly in a dynamic environment. We therefore propose another "hybrid push / pull" coordination mechanism exploiting the decoupling point concept. This mechanism is better than the previous ones by allowing a greater number of sales, as well as a reduction in average inventory. This specific objective leads to a second publication. Finally, in a fourth specific objective, we are interested in production planning at the tactical and operational levels. We use the simulation model to compare and evaluate different information transmitted from the tactical level to the operational level by simulating the production system, the planning process and the market behavior. The tactical planning level is then taken into account to establish longer-term production planning. We show that the choice of the type of information to be transmitted from the tactical level to the operational level varies according to several factors, such as: the order acceptance policy (ATP, CTP) used by the company, the extent of seasonality selling prices, or whether or not being in an overcapacity market. This specific objective leads to third publication

Les plateformes logistiques jouent un rôle important dans le bon fonctionnement d'une chaine de valeur, en assurant une fluidité des flux entre les différentes unités d'affaires. Dans le secteur forestier, une cour à bois est un lieu où le bois est concentré et entreposé de façon temporaire, dans le but d'améliorer l'efficacité du transport tout en réduisant les charges liées au stockage et à l'approvisionnement (Brotherton et al., 2017). De nos jours, plusieurs entreprises rivalisent pour le développement et l'amélioration de la planification du système d'approvisionnement forestier. Cette planification nécessite la prise en compte de plusieurs facteurs qui opèrent dans un contexte instable. En effet, dans les forêts naturelles comme celles du Québec, les opérations de triage et de gestion des flux sont complexes, étant donné la grande diversité et qualité des essences disponibles. De plus, les grandes distances entre la ressource forestière et les unités responsables de sa transformation entraînent des coûts de transport significatifs. Cependant, les cours à bois ont jusqu'à maintenant été peu exploitées comme plateforme logistique apte à mieux coordonner la chaine de valeur forestière et à assurer l'affectation de la bonne ressource à la bonne unité de transformation. Ce projet vise à analyser comment la coordination d'un ensemble de cours à bois et la connaissance de l'état des stocks de chacune d'elle peuvent contribuer à réduire les distances en transport parcourues de même qu'à mieux gérer les stocks aux cours, tout en répondant correctement aux besoins de scieries. Pour ce faire, une étude de cas a été réalisée, comprenant trois cours à bois ainsi que trois scieries spécialisées dans la transformation de billots allant de 8 à 18 pieds de longueur. Un modèle de simulation a été mis sur pied pour représenter un tel réseau, reproduire l'état actuel de son pilotage et tester diverses stratégies de coordination des activités d'approvisionnement et de transport. Les résultats ont démontré que certaines stratégies permettent de réduire les distances parcourues sans nuire au fonctionnement de la chaîne de valeur. De plus, grâce au modèle de simulation développé, le suivi en temps réel des indicateurs de performance des cours à bois, tels que l'état des stocks, le taux d'occupation des cours, le nombre de camions en attente et le temps d'attente aux cours, devient possible. Ainsi, ce modèle pourrait servir aux gestionnaires comme outil de prévision de l'approvisionnement sur un horizon de 6 mois. / Logistics hubs play an important role in the good functioning of a value chain by ensuring a fluid flow between the different business units. In the forestry sector, a log yard is a place where wood is concentrated and stored temporarily, with the aim of improving transportation efficiency while reducing its costs (Brotherton & Trzcianowska, 2017). Nowadays, many companies aim to design and develop different strategies for efficient planning of the forest supply system. This planning requires the consideration of several factors that operate in an unstable context. Indeed, in natural forests such as those of Quebec, sorting and flow management operations are complex, given the great diversity and quality of available species. In addition, the long distances between the forest resource and the units responsible for its transformation result in significant transportation costs. However, log yards have so far been little exploited as a logistical platform to better coordinate the forest value chain and ensure the allocation of the right resource to the right processing unit. This project aims at analyzing how the coordination of a group of log yards and the knowledge of the inventory status of each of them can contribute to reduce transportation distances and to better manage the inventory at the yards, while properly meeting the needs of sawmills. To do this, a case study was conducted involving three log yards and three sawmills specializing in processing logs ranging from 8 to 18 feet in length. A simulation model was developed to represent such a network, to reproduce its current state of operation and to test various strategies for coordinating supply and transportation activities. The results showed that some strategies could reduce the distance travelled without affecting the functioning of the value chain. In addition, thanks to the simulation model developed, real-time monitoring of log yard performance indicators, such as inventory status, yard occupancy, number of trucks waiting and waiting time at the yards, becomes possible. Thus, this model could be used by managers as a tool to forecast supply over a 6-month horizon.