La gestion des activités de distribution dans le secteur forestier pose un enjeu de taille en raison de la décentralisation de la prise de décision, l'incertitude sur les opérations de production et la quantité massive de données. Dans ce contexte, le but de ce mémoire est de concevoir un système d'aide à la décision pour l'allocation de la production et la planification du transport. Il vise également à évaluer une approche à flux poussé-tiré de gestion de la chaîne de valeur. Ce projet est réalisé en collaboration avec Produits forestiers Résolu, permettant l'évaluation des solutions dans un cadre réel de grande envergure. Pour atteindre ces objectifs, une analyse du contexte de l'organisation a d'abord mis en évidence les modes de fonctionnement de l'entreprise, les caractéristiques d'un réseau de distribution dans l'industrie forestière et les interactions interdépartementales. Une revue de la littérature a ensuite été réalisée afin d'établir un état de l'art sur les approches de résolution des problèmes d'allocation, les mécanismes de coordinations et les stratégies d'intégration. Suite à l'acquisition et le traitement des données de l'entreprise, deux outils d'aide à la décision ont été développés pour des activités critiques de l'entreprise, actuellement réalisées entièrement manuellement. Un premier outil permet de déterminer l'allocation optimale des commandes aux centres de production et de distribution. La mise en œuvre de cet outil pour l'entreprise permet de réduire les coûts de transport jusqu'à 7.2%. Ce modèle permet également d'évaluer l'effet d'une stratégie hybride de flux poussé-tiré sur la performance de l'entreprise. Le second outil permet d'optimiser la sélection de routes et de transporteurs ferroviaires pour la distribution de marchandises dans le réseau nord-américain, pouvant conduire à une réduction des coûts de l'ordre de 6.6%. Finalement, le projet a permis de démontrer qu'il est possible pour l'entreprise de déplacer son point de découplage en amont du rabotage. L'intégration des deux modèles dans une stratégie hybride de production et distribution permet des économies de 12.3%. Ces résultats ont stimulé une réflexion stratégique chez le partenaire afin de revoir sa gestion des opérations de production, de distribution et de ventes. Ce travail contribue ainsi au domaine en évaluant les effets d'une approche à flux poussé-tiré ainsi que des outils pour faciliter la prise de décision dans un cas d'études du secteur forestier tout en répondant aux besoins pratiques du partenaire industriel.

Afin d’offrir un service de diagnostic fiable à l’ensemble de la communauté, les spécialistes de la santé doivent user d’un réseau de centres de prélèvement et de laboratoires d’analyse biomédical. Les laboratoires ont des équipements de pointe servant à fournir aux spécialistes les informations sur les diagnostics. Ce travail présente un riche problème de planification de tournées de véhicules dans le contexte du réseau des laboratoires du Québec. Les centres de prélèvement sont soumis à un ensemble de contraintes techniques qui en font un problème difficile à résoudre. En effet, nous verrons qu’un ensemble d’exigences doit être respecté de la part des transporteurs afin d’éviter certaines sources de gaspillage. Dans le cadre d’une démarche d’optimisation des opérations du réseau des laboratoires et de l’offre de service aux patients, le Ministère de la Santé et des Services Sociaux (MSSS) a mandaté l’Université Laval et notre équipe pour le développement d’une méthode de planification du transport. Nous présentons d’abord une description en profondeur du contexte étudié et de la problématique de transport, qui par notre revue de littérature, semble encore un problème peu exploré. Deux modèles d’optimisation mathématiques sont proposés ainsi que des méthodes heuristiques afin d’identifier des plans de transport qui minimisent les coûts de transport. Les performances de ces diverses méthodes sont discutées et analysées en détail.

La gestion des activités de distribution dans le secteur forestier pose un enjeu de taille en raison de la décentralisation de la prise de décision, l'incertitude sur les opérations de production et la quantité massive de données. Dans ce contexte, le but de ce mémoire est de concevoir un système d'aide à la décision pour l'allocation de la production et la planification du transport. Il vise également à évaluer une approche à flux poussé-tiré de gestion de la chaîne de valeur. Ce projet est réalisé en collaboration avec Produits forestiers Résolu, permettant l'évaluation des solutions dans un cadre réel de grande envergure. Pour atteindre ces objectifs, une analyse du contexte de l'organisation a d'abord mis en évidence les modes de fonctionnement de l'entreprise, les caractéristiques d'un réseau de distribution dans l'industrie forestière et les interactions interdépartementales. Une revue de la littérature a ensuite été réalisée afin d'établir un état de l'art sur les approches de résolution des problèmes d'allocation, les mécanismes de coordinations et les stratégies d'intégration. Suite à l'acquisition et le traitement des données de l'entreprise, deux outils d'aide à la décision ont été développés pour des activités critiques de l'entreprise, actuellement réalisées entièrement manuellement. Un premier outil permet de déterminer l'allocation optimale des commandes aux centres de production et de distribution. La mise en œuvre de cet outil pour l'entreprise permet de réduire les coûts de transport jusqu'à 7.2%. Ce modèle permet également d'évaluer l'effet d'une stratégie hybride de flux poussé-tiré sur la performance de l'entreprise. Le second outil permet d'optimiser la sélection de routes et de transporteurs ferroviaires pour la distribution de marchandises dans le réseau nord-américain, pouvant conduire à une réduction des coûts de l'ordre de 6.6%. Finalement, le projet a permis de démontrer qu'il est possible pour l'entreprise de déplacer son point de découplage en amont du rabotage. L'intégration des deux modèles dans une stratégie hybride de production et distribution permet des économies de 12.3%. Ces résultats ont stimulé une réflexion stratégique chez le partenaire afin de revoir sa gestion des opérations de production, de distribution et de ventes. Ce travail contribue ainsi au domaine en évaluant les effets d'une approche à flux poussé-tiré ainsi que des outils pour faciliter la prise de décision dans un cas d'études du secteur forestier tout en répondant aux besoins pratiques du partenaire industriel.

Dans la collaboration entre transporteurs, plusieurs transporteurs forment une alliance pour échanger leurs demandes de transport dans le but d'améliorer la rentabilité. Dans cette thèse, nous avons étudié la planification collaborative de transport entre transporteurs de charges partielles. Plus concrètement, nous avons étudié trois sous-problèmes soulevés dans cette planification collaborative: le problème de ramassage et de livraison avec fenêtres de temps, profits et demandes réservées, le problème de détermination de gagnants dans l'échange combinatoire, et le problème de génération d'enchère.Ces trois sous-problèmes sont les problèmes clés pour la planification collaborative de transport parmi des transporteurs, et ils sont peu étudiés dans la littérature. Nous avons établi les nouveaux modèles de programmation mathématique pour ces problèmes et développé des heuristiques efficaces pour trouver des solutions très proches de leurs optimums dans un temps de calcul raisonnable. Les heuristiques proposées sont plus performantes que les solveurs commerciaux (GUROBI, CPLEX) non seulement en termes de la qualité de solution, mais aussi en termes du temps de calcul. / In carrier collaboration, multiple carriers form an alliance to exchange their delivery requests for the purpose of improving profitability. In this thesis, we have studied the collaborative transportation planning (CTP) among less-than-truckload (LTL) carriers. More concretely, we have studied three sub-problems raised in this collaborative planning: the pickup and delivery problem with time windows, profits, and reserved requests (PDPTWPR), the winner determination problem (WDP) in carrier collaboration via combinatorial exchange (CE), and the bid generation problem (BGP).These sub-problems are the key issues for collaborative transportation planning among carriers, and they are rarely studied in the literature. We have established new mathematical programming models for these problems and developed efficient heuristics to find solutions close to their optimums in a reasonable computational time. The heuristics proposed are more efficient than commercial solvers (GUROBI, CPLEX) not only in terms of solution quality, but also in terms of computation time.

Thèse en cotutelle, Université Laval, Québec et Université de Bordeaux, France. / Cette thèse est une contribution à la modélisation, la planification et l’optimisation du transport pour l’approvisionnement en bois de forêt des industries de première transformation. Dans ce domaine, les aléas climatiques (mise au sol des bois par les tempêtes), sanitaires (attaques bactériologiques et fongiques des bois) et commerciaux (variabilité et exigence croissante des marchés) poussent les divers acteurs du secteur (entrepreneurs et exploitants forestiers, transporteurs) à revoir l’organisation de la filière logistique d’approvisionnement, afin d’améliorer la qualité de service (adéquation offre-demande) et de diminuer les coûts. L’objectif principal de cette thèse était de proposer un modèle de pilotage améliorant la performance du transport forestier, en respectant les contraintes et les pratiques du secteur. Les résultats établissent une démarche de planification hiérarchique des activités de transport à deux niveaux de décision, tactique et opérationnel. Au niveau tactique, une optimisation multi-périodes permet de répondre aux commandes en minimisant l’activité globale de transport, sous contrainte de capacité agrégée des moyens de transport accessibles. Ce niveau permet de mettre en œuvre des politiques de lissage de charge et d’organisation de sous-traitance ou de partenariats entre acteurs de transport. Au niveau opérationnel, les plans tactiques alloués à chaque transporteur sont désagrégés, pour permettre une optimisation des tournées des flottes, sous contrainte des capacités physiques de ces flottes. Les modèles d’optimisation de chaque niveau sont formalisés en programmation linéaire mixte avec variables binaires. L’applicabilité des modèles a été testée en utilisant un jeu de données industrielles en région Aquitaine et a montré des améliorations significatives d’exploitation des capacités de transport par rapport aux pratiques actuelles. Les modèles de décision ont été conçus pour s’adapter à tout contexte organisationnel, partenarial ou non : la production du plan tactique possède un caractère générique sans présomption de l’organisation, celle-ci étant prise en compte, dans un deuxième temps, au niveau de l’optimisation opérationnelle du plan de transport de chaque acteur. / The present manuscript tackles the supply chain forest transportation problem in the context of forestry primary industry. In this context, several risks may affect the forest supply chain: the unpredictable weather conditions (tree falling provoked by major storms); sanitary emergencies (tree pest and diseases); and, diverse commercial circumstances (the variability of market demands). The aforementioned issues motivate the diverse forest sector protagonists (entrepreneurs, forest operators and drivers) to seek support for improving their logistic operations. The aim of this effort is to improve the service quality (offer-demand agreement) diminishing in this way the total costs. Therefore, the main goal of this thesis is the proposal of a novel management model which improves forest-to-mill transport performance. At the same time, the proposed model accounts for the forest sector manners and constraints. The contribution of this thesis is threefold: first a transportation model is developed, later on the transport planning is managed, and finally an optimization procedure is proposed. The thesis results propose a hierarchical planning for the forestry transportation. Two decision levels are suggested: tactic and operational. At a tactic level, a multi-period optimization is considered. The multi-period optimization strategy meets the customer supply demands while minimizes the global transportation activity. Such strategy takes into account the restrictions of the total available transportation means. Moreover, at this level the activity balancing politics may be developed, as well as subcontractors coordination between transport companies. On the other hand, at the operational level, the tactic planning assigned for each transporter is divided so an optimization of the fleet’s transport assignation is done considering the vehicles constraints. The decision process is modelled as a Mixed Linear Programming formulation. The application considers a data set coming from the industry settled at the Aquitaine region in France. The results have shown a significant improvement on the transport capabilities with respect to the conventional transport practices. It is worth to mention that the decision models were designed such that they may be adapted to different context either collaborative or not. In both cases, the tactic planning has a generic purpose, in other words, it is independent of the kind of organization involved, whereas specific organizations are taken into account when planning actors’ activities at the operational level.

Cette thèse aborde le problème de tournées de véhicules (VRP) intégrant des contraintes temporelles : fenêtres de temps (TW), synchronisation (S) et précédence (P), appliqué au secteur de soins à domicile, donnant le VRPTW-SP. Il s’agit d’établir un plan de visite journalier des soignants, aux domiciles des patients ayant besoin d’un ou plusieurs services. Tout d’abord, nous avons abordé ce problème sous angle mono-objectif. Ensuite, le cas bi-objectif est considéré. Pour la version mono-objectif, un Programme Linéaire à Variables Mixtes Entières (PLME), deux heuristiques constructives, deux procédures de recherches locales et trois métaheuristiques à base de voisinages sont proposés : une procédure de recherche constructive adaptative randomisée (GRASP), une recherche locale itérée (ILS) et une approche hybride (GRASP × ILS). Concernant le cas bi-objectif, différentes versions de métaheuristiques évolutionnaires multi-objectifs sont proposées, intégrant différentes recherches locales : l’algorithme génétique avec tri par non-dominance version 2 (NSGAII), une version généralisée de ce dernier avec démarrages multiples (MS-NSGAII) et une recherche locale itérée avec tri par non-dominance (NSILS). Ces algorithmes ont été testés et validés sur des instances adaptées de la littérature. Enfin, nous avons étendu le VRPTW-SP sur un horizon de planification, donnant le VRPTW-SP multi-période. Pour résoudre cette extension, un PLME ainsi qu’une matheuristique sont proposés / This work addresses the vehicle routing problem (VRP) including timing constraints: time windows (TW), synchronization (S) and precedence (P), applied in Home Health Care sector; giving the VRPTW-SP. This problem consists in establishing a daily caregivers planning to patients' homes asking for one or several services. We have started by considering the problem as a single objective case. Then, a bi-objective version of the problem is introduced. For solving the single-objective problem, a Mixed Integer Linear Program (MILP), two constructive heuristics, local search procedures and three local search based metaheuristics are proposed : a Greedy Randomized Adaptive Search procedure (GRASP), an Iterated Local Search (ILS) and a hybrid approach (GRASP × ILS). Regarding the bi-objective VRPTW-SP, different versions of multi-objective evolutionary algorithm, including various local research strategies are proposed: the Non-dominated Sorting Genetic Algorithm version 2 (NSGAII), a generalized version of this latter with multiple restarts (MS-NSGAII) and an Iterated Local Search combined with the Non-dominated Sorting concept (NSILS). All these algorithms have been tested and validated on appropriate instances adapted from the literature. Finally, we extended the VRPTW-SP on a multi-period planning horizon and then proposed a MILP and a matheuristic approach