La forêt représente une source avantageuse et renouvelable de matières premières, en nourrissant notamment les activités de production, de construction et de consommation tout en assurant une dynamique économique. Ainsi, l’industrie forestière se caractérise par un réseau logistique complexe soumis à un ensemble de particularités dont un besoin de plus en plus criant en personnalisation du produits, une demande méconnue et incertaine pour certains marchés et une concurrence mondiale en effervescence. Ce réseau est composé par un ensemble de nœuds inter-reliés de flux de matières, d’informations et de transactions financières. Dans ce contexte, cette thèse traite la problématique de la planification et du contrôle des activités logistique d’une chaîne de valeur forestière. Il s’agit d’un réseau qui rassemble les activités nécessaires pour le déplacement des matières premières et leur transformation en produits finis destinés aux clients afin de satisfaire leurs besoins. Notre contribution à travers ce projet est de développer des modèles de planification permettant aux preneurs de décision d’interagir de façon à mieux collaborer, coordonner leurs activités et améliorer leurs manières d’échanger l’information afin de satisfaire la demande du client, développer un avantage concurrentiel durable, et réduire les coûts. Pour que l’industrie forestière puisse atteindre de tels objectifs, nous proposons une méthodologie composée par trois contributions. La première contribution propose un modèle mathématique centralisé dont l’objectif est de maximiser le profit total d’une chaîne de valeur forestière et de déterminer certains paramètres de décision tels que les volumes à récolter et à stocker ainsi que les quantités à livrer. La deuxième contribution présente le développement de modèles coordonnés de même qu’une analyse de performance théorique et statistique de façon à dégager une approche qui permette de planifier et de contrôler plus efficacement les activités d’approvisionnement forestier. La troisième contribution propose une stratégie conceptuelle de mise en place ainsi qu’une plate-forme technologique pour une approche de pilotage considérée bénéfique dans le cadre de la chaîne de valeur forestière à l’étude. / The forest is a beneficial and renewable source of raw materials that ensures an economic dynamic. Thereby, the forest industry is characterized by a complex logistics network that is subject to a number of unique factors, such as: a growing need for customization of products, an unrecognized and uncertain demand for a few markets, and fierce global competition. This industry also encompasses a set of interconnected nodes for materials, information, and financial transactions. In this context, this thesis deals with the planning and control of the logistic activities of a forest value chain. It is a network that puts together the needful activities to move the raw materials and process them into finished products for customers. Our contribution through this project is to establish planning models that enable decision-makers to better coordinate their activities and improve their ways of exchanging information between each other in order to meet customer needs, build sustainable competitive advantage, and reduce costs In order to help the forest industry to achieve such objectives, we propose a methodology including three contributions. The first one suggests a centralized mathematical model then maximizes the total profit of a forest value chain by optimizing the quantities to be harvested and stored as well as the ones to be delivered. The second contribution is based on coordinated models that allow for more effective planning and control of forestry supply activities. The third contribution offers a conceptual implementation strategy and at the same time a technological platform which should be helpful to support the implementation of the coordination models developed.

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.

Thèse ou mémoire avec insertion d'articles. / La gestion des ressources hydriques passe inévitablement par une multitude de mesures qualitatives et quantitatives. Ces évaluations servent à accentuer la connaissance et la compréhension de l'eau qui se trouve à l'intérieur d'un territoire d'intérêt et représente des outils d'aide à la décision essentiels. Bien que les méthodes de mesures aient grandement évoluées avec le temps, il est toujours bien complexe d'évaluer les quantités d'eau présente dans les différents réservoirs compris dans le cycle de l'eau, tel que l'eau infiltrée dans les sols. Le mouvement perpétuel des ressources hydriques accentue cette complexité et pousse les chercheurs à continuellement proposer de nouvelles méthodes de mesure de la teneur en eau du sol. Les capteurs se distinguent par plusieurs aspects dont leur étendue spatiale mais servent bien souvent à alimenter ou calibrer des modèles d'apports hydriques. Ces modèles mathématiques visent à quantifier les processus hydrologiques qui influencent la gestion de l'eau (précipitation, écoulement, évapotranspiration, etc.). Cependant, les capteurs actuellement disponibles ont soit une étendue spatiale très fine (< m²) ou très large (≥ 100 km²) ce qui génère un manque à moyenne échelle. Pour pallier ce manque, le CS725 est un appareil qui a été conçu par Campbell Scientific principalement pour évaluer l'équivalent en eau de la neige, mais qui permet également d'estimer la teneur en eau du sol sur une surface allant jusqu'à 100 m². En captant le rayonnement gamma naturellement émis par le sol minéral, il est possible d'estimer la quantité d'eau qui y est contenue puisque cette eau représente la principale source d'atténuation de ce rayonnement, qu'elle soit sous forme solide ou liquide. La présente étude a permis de démontrer la capacité du CS725 à estimer le contenu en eau des premières couches de sol minéral (≤ 20 cm). De plus, une méthode d'intégration de variables décrivant l'humus de surface est proposée et les avantages de l'utilisation de cette méthode en forêt boréale sont démontrées. Les retombées de ces recherches permettront une utilisation du CS725 adaptée aux réalités pédologiques de la station et ce particulièrement en forêt boréale. De ce fait, le potentiel d'utilisation du CS725 pour l'estimation de la teneur en eau du sol minéral peut accroître la compréhension du comportement de l'eau infiltrée à moyenne échelle et ainsi alimenter davantage les modèles d'apports hydriques. / The management of water resources inevitably involves a variety of qualitative and quantitative measures. These measurements provide a better knowledge and understanding of the water in a specific area of interest and are essential decision-making aids. Although measurement methods have greatly evolved over time, it is still quite complex to estimate the amount of water present in the various reservoirs within the water cycle, such as infiltrated water. The perpetual movement of water resources increases this complexity and drives researchers to constantly propose new approaches to soil water content measurement. These sensors differ in several aspects such as spatial extent, but ultimately serve to supply or to adjust water supply models. These mathematical models which are intended to quantify the hydrological processes that influence water management (precipitation, runoff, evapotranspiration, etc.). Yet, currently available sensors have either a very fine (< m²) or very large (≥ 100 km²) spatial extent which generates a medium-scale deficiency. To address this limitation, the CS725 was designed by Campbell Scientific mainly to measure snow water equivalent, but also allows soil water content to be estimated over an area of up to 100 m². By capturing the gamma radiation naturally emitted by the mineral soil, it is possible to estimate the amount of water (solid or liquid) contained in the soil since this water represents the main source of the attenuation of this radiation. Subsequently presented research has shown the ability of CS725 to estimate the water content of the first few layers of mineral soil (≤ 20 cm). In addition, a method for integrating variables describing surface humus is proposed and the advantages of using this method are proven. The results of this research will allow the use of the CS725 to be adapted to the pedological characteristics of the station, particularly in the boreal forest. Thus, the potential use of CS725 for mineral soil water content estimation can increase the understanding of infiltrated water behavior on a medium scale and thus improve water supply modeling.

Présentement, les indices de paysage (IP) sont de plus en plus utilisés pour quantifier multiples aspects spatiaux des paysages. L’aménagement forestier évolue aussi dans ce sens en empruntant une approche plus holistique de l’aménagement des paysages qui prend en compte les diverses valeurs de la forêt en contrôlant la structure spatiale des mosaïques forestières. Pour les gestionnaires du territoire, les IP représentent un moyen objectif de comparer un paysage à des époques différentes ou sous des stratégies d’aménagement différentes. Toutefois, il est présentement difficile d’utiliser les IP afin de déterminer si les différences entre deux paysages sont significatives puisque leurs distributions théoriques sont inconnues. Par exemple, les IP ne permettent pas de déterminer si la « fragmentation » d’un paysage est significativement supérieure ou inférieure à celle d’un autre. Dans ce projet, les distributions de dix IP largement utilisés avec des cartes catégoriques ont été déterminées de manière empirique. Nous avons examiné l’effet de trois grandeurs de fenêtre sur la distribution des résultats des IP générés à partir de six paysages distincts. Trois compagnies forestières ont identifié ces paysages (mosaïques forestières) comme étant dissemblables. Les distributions des IP ont été testées en utilisant le test statistique de Kolmogorov-Smirnov afin de déterminer 1) si les IP décelaient des différences spatiales entre les six paysages et 2) si les résultats étaient distribués selon une distribution gaussienne. Les résultats indiquent que huit des dix IP testés permettent de détecter des différences de configuration spatiales entre des paysages « réels ». Ceux-ci doivent néanmoins être utilisés à une échelle particulière pour fournir des résultats satisfaisants. L’analyse confirme aussi que la comparaison de paysages à l’aide des IP sélectionnés doit être réalisée à une échelle constante. Parmi les huit IP dont nous avons établi les conditions « échelle-IP » optimales pour la quantification des mosaïques forestières, seuls trois nous permettent d’obtenir des distributions normales. Ces conclusions indiquent que les IP pourraient faire partie d’une méthodologie simple et robuste de caractérisation spatiale des mosaïques forestières et met en évidence leurs potentiels d’utilisation pour l’aménagement des ressources forestières. / Presently, Landscape indices (LIs) are increasingly used to quantify various aspects of different landscapes. In using a more holistic approach to landscape management, forest management is also taking this direction. Indeed, by controlling the spatial structure of forest mosaics, this type of management takes different forest values into account. For land managers, LIs represent an objective means to compare a landscape at different times or under different management strategies. However, it is presently difficult to use LIs to determine when two landscapes are “significantly” different because the theoretical distributions of LIs have not been determined. Hence one can say if a given landscape has a greater/lesser “fragmentaion” (for example), but one cannot say whether the fragmentation is significantly more/less in one landscape or another. In this study, the distributions of ten LIs widely used with categorical maps were determined empirically. This involved examining three landscape sizes on six different landscapes (forest mosaics) that were identified as being different by three different forest companies. The distributions of LIs were developed and tested using the Kolmogorov-Smirnov statistic to determine 1) if the LIs detected spatial differences among the six landscapes and 2) if the results conformed to a gaussian distribution. The results show that eight of the ten LIs tested can detect spatial pattern differences between “real” landscapes. However, they must be used at a specific scale to provide useful results. The analysis confirms also that landscape comparison using the selected LIs must be performed at a constant scale. Among the eight LIs for which the optimal “scale-LI” conditions were determined, only three provided normal distributions. These conclusions show that LIs could be part of a simple and robust methodology to characterise spatially forest mosaics and highlight their potential for uses in forest resources management.

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

Dans la chaîne logistique forestière, les coûts de transport étant parmi les plus élevés, la planification du transport est particulièrement importante. Il existe souvent plusieurs entreprises de pâtes et papiers opérant dans la même région, et possédant chacune leurs propres réseaux de scieries et de papetières. Habituellement, chaque entreprise planifie individuellement le transport de copeaux de ses scieries vers ses papetières. Or, la planification collaborative du transport de copeaux entre un groupe d'entreprises est susceptible d'engendrer des réductions substantielles des coûts communs. On considère ainsi dans ce travaille cas où un groupe d'entreprises forment une coalition en planifiant de façon collaborative le transport de leurs copeaux. Tout d'abord, dans le cas d'une entreprise opérant de façon individuelle, un modèle mathématique de programmation linéaire est développé pour le problème d'approvisiont:lement en copeaux, vu comme un problème de transport de plusieurs produits (ou essences de copeaux) sur plusieurs périodes (vingt-six (26) périodes). Ce modèle est ensuite étendu au cas où deux ou plusieurs entreprises fusionnent leurs données dans le cadre d'une planification collaborative. Ces différents modèles mathématiques permettent d'évaluer les réductions de coûts générées grâce à la collaboration. Comme dans tout processus de collaboration, les problèmes de partage de coûts communs se posent avec acuité. En effet, pour une collaboration efficace et durable, il est crucial d'arriver à une allocation des coûts qui soit bénéfique pour tous les partenaires, et ce de la façon la plus équitable possible. En considérant un jeu de transport, nous comparons plusieurs méthodes de partage de coûts issues de la théorie des jeux collaboratifs. Ces modèles économiques incluent le nucléole, la méthode de Shapley, la méthode basée sur le volume, la méthode des coûts séparables et non séparables, ainsi que la méthode du profit égal. Une étude de cas impliquant trois (03) entreprises forestières est enfin présentée, où les différents modèles et méthodes développés sont analysés.

Identifier les processus écologiques (a)biotiques qui sous-tendent les patrons de distribution d’espèces et de dynamique de population est fondamental pour conserver efficacement les espèces menacées d’extinction. Cette thèse poursuit un double objectif: 1) comprendre les processus écologiques qui régissent la sélection des paysages du caribou forestier (Rangifer tarandus caribou) et 2) évaluer l’efficacité des politiques actuelles d’aménagement du territoire pour cet écotype. Le premier chapitre s’inscrit directement dans le premier objectif en présentant une nouvelle méthode numérique d’inférence statistique capable de modéliser l’autocorrélation spatiale présente dans les données de distribution d’espèces. Cette méthode utilise integrated nested Laplace approximations (INLA) au lieu des simulations Markov chain Monte Carlo. Je montre, qu’en plus de produire des résultats exacts et rapides, l’utilisation d’INLA permet de modéliser l’autocorrélation spatiale résiduelle tout en estimant adéquatement l’incertitude des paramètres et des prédictions du modèle. Dans le deuxième chapitre, la methode INLA est utilisée pour tester lequel des processus, parmi le climat et la distance aux routes, explique les gradients géographiques dans la sélection des paysages par le caribou forestier. Les résultats montrent une prépondérance de l’effet des routes par rapport au climat. De plus, les parterres de coupe étaient deux fois plus évités que les brulis récents. Ces résultats appuient une gestion de l’habitat du caribou forestier qui limite l’étalement du réseau routier et qui distingue l’effet des coupes forestières de celui des feux. Le dernier chapitre explore grâce à un modèle de simulation des paysages spatialement explicite les interactions spatiales entre un réseau d’aires protégées, la récolte forestière et les feux afin de quantifier leurs effets sur la dynamique de population du caribou forestier et sur les coûts économiques liés à l’aménagement forestier. Je montre la nécessité d’inclure les contarintes liées aux feux et aux aires protégées dans le calcul des niveaux de récolte, sans quoi ces niveaux ne sont durables ni pour le caribou forestier, ni pour l’industrie forestière. Les feux augmentent l’antagonisme existant entre exploitation forestière et conservation, avec ou sans coupes de récupération après feu. Cette étude illustre donc la nécessité de mieux comprendre les interactions spatiales entre dynamique des populations, aires protégées, aménagement forestier et régime de feux pour développer des stratégies de conservation qui soient plus efficaces. / Linking spatial patterns of species distribution and population dynamics with biotic and abiotic processes is central to inform effective conservation planning for endangered species. This thesis investigated how linking spatial patterns of boreal woodland caribou (Rangifer tarandus caribou), hereafter boreal caribou, to processes can 1) improve our understanding of landscape selection of this ecotype and 2) inform the efficiency of current land use policies in practice. I first present a new powerful numerical method that allows integrating properly spatial information present in species distribution data to make accurate statistical inference. This method uses integrated nested Laplace approximations (INLA) as an alternative to Markov chain Monte Carlo simulations. I show that, in addition of being accurate and rapid, the use of INLA with Bayesian hierarchical spatial models efficiently accounted for spatial autocorrelation in the residuals and fairly evaluated uncertainty in parameter estimates and predictions. I then used INLA to test which ecological processes, among climate and the distance to roads, drove the existence of geographical patterns in boreal caribou landscape selection. Data supported road-driven selection over a climate influence. Moreover, I show that boreal caribou avoidance of logged areas was two-fold stronger than burned areas. Together these results indicated that limiting the spread of road networks and accounting for the uneven impact of logging compared to wildfire should be integral parts of any habitat management plan and conservation measures within the range of this ecotype. Finally, I use a spatially explicit landscape simulation model to explore how spatial interactions among protected area networks, industrial forestry and fire regimes impacted the population dynamics of boreal caribou and the economic costs related to forest management. I show that the current policy of conservation planning and forest management in the Côte-Nord region in Québec is unlikely to be sustainable for either boreal caribou conservation or timber supply mainly because of current overestimated planned harvest levels. Fire increased antagonisms between current practices of forest management and habitat conservation, irrespective of the presence of salvage logging. This study illustrates that efficient conservation planning requires a better understanding of spatial interactions among population dynamics, protected area networks, forest management, and fire regimes.

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.

La planification des approvisionnements forestiers est un processus ayant des impacts importants autant sur la forêt que sur ses utilisateurs. Plusieurs outils d’aide à la décision ont été développés dans des contextes scientifiques et professionnels pour supporter les planificateurs dans leurs prises de décisions. Cependant, des problèmes résident toujours au niveau du processus décisionnel. Il est évident que le contexte forestier est complexe et incertain. Il est caractérisé par une multitude d’intervenants qui opèrent dans un environnement instable. Il a été démontré dans plusieurs travaux que dans un contexte incertain, les coûts liés au développement des outils d’aide à la décision sont élevés malgré que les plans fournis sont susceptibles à plusieurs modifications voire même des remplacements. Ce mémoire étudie la planification des approvisionnements forestiers en matière de performance en tant que variable bidimensionnelle qui dépend de la performance des plans et surtout de la performance du processus de planification. Dans un contexte incertain, il serait plus avantageux de fournir l’effort dans l’amélioration de la performance du processus de planification. Pour mener cette étude, des critères ont été fixés lors d’une étude générique du processus de planification au Québec. L’évaluation a été basée sur des entrevues et un sondage. Une étude de cas est ensuite présentée. L’objectif est de suivre les planificateurs de la région étudiée dans leurs processus, de comprendre les interactions entre les différents intervenants et d’évaluer par la suite le processus. Les résultats trouvés pendant les trois étapes sont cohérentes. L’évaluation de la performance montre qu’en matière du processus les mesures qui ont été jugées satisfaisantes sont l’accessibilité des planificateurs, et la qualité de la communication. Par ailleurs, le temps de la réalisation des plans et la réactivité ont été jugées insatisfaisants. En ce qui concerne la performance des plans, il a été noté une satisfaction au niveau du respect des contraintes et une insatisfaction au niveau de la satisfaction de la demande et des coûts. Des recommandations pouvant améliorer la performance du processus et des plans générés sont formulées. Ces recommandations sont surtout basées sur le concept du fournisseur-intégrateur proposé par Azouzi et al. (2011) et sur le cadre conceptuel de la gestion des connaissances proposé par Mosconi (2011).

Dans la littérature académique et professionnelle relative au transport de marchandise, il y a longtemps que les méthodes de planification avancées ont été identifiées comme un moyen de dégager des économies grâce à une efficacité accrue des opérations de transport. Plus récemment, la collaboration interentreprises dans la planification du transport a été étudiée comme une source de gain supplémentaire en efficacité et, par conséquent, une opportunité pour dégager de nouvelles économies pour les collaborateurs. Cependant, la mise en œuvre d'une collaboration interentreprises en transports soulève un certain nombre d'enjeux. Cette thèse aborde trois thèmes centraux de la collaboration interentreprises et démontre les contributions via des études de cas dans l'industrie forestière et du meuble. Premièrement, les moyens technologiques pour soutenir une collaboration en planification du transport sont étudiés. Un système d'aide à la décision supportant la collaboration en transport forestier est présenté. Deuxièmement, le partage entre les collaborateurs du coût commun en transport est étudié. Une méthode de répartition du coût de transport tenant compte de l'impact - l'augmentation du coût de transport - des exigences inégales entre des collaborateurs est proposée. Troisièmement, la création de groupes collaboratifs - des coalitions - dans un ensemble de collaborateurs potentiel est étudiée. Un modèle réseau pour la formation d'une coalition selon les intérêts d'un sous-ensemble de collaborateurs adoptant ou pas un comportement opportuniste est détaillé. De plus, pour soutenir l'étude des thèmes précédents, la thèse comprend deux revues de la littérature. Premièrement, une revue sur les méthodes de planification et les systèmes d'aide à la décision en transport forestier est présenté. Deuxièmement, à travers la proposition d'un cadre pour créer et gérer une collaboration en transport et, plus généralement en logistique, une revue de travaux sur le transport et la logistique collaborative est offerte. / In the academic and professional literature on freight transportation, computer-based planning methods have a long time ago been identified as a means to achieve cost reduction through enhanced transportation operations efficiency. More recently, inter-firm collaboration in transportation planning has been investigated as a means to provide further gains in efficiency and, in turn, to achieve additional cost reduction for the collaborators. However, implementation of inter-firm collaboration in transportation raises a number of issues. This thesis addresses three central themes in inter-firm collaboration and exemplifies the contributions in case studies involving collaboration in furniture and forest transportation. First, technological means to enable collaboration in transportation planning are studied. Embedding a computer-based planning method for truck routing, a decision support system enabling collaborative transportation is presented. Second, sharing the common transportation cost among collaborators is studied. A cost allocation method taking into account the impact - an increase of the transportation cost - of uneven requirements among collaborators is proposed. Third, building collaborating groups (i.e. coalitions) among a set of potential collaborators is studied. A network model for coalition formation by a subset of self-interested collaborators adopting or not an opportunistic behaviour is detailed. Moreover, to support the study of the aforementioned themes, the thesis includes two literature reviews. First, a survey on planning methods and decision support systems for vehicle routing problem in forest transportation is presented. Second, through the proposition of a framework for building and managing collaboration in transportation and, more generally in logistics, a survey of works on collaborative transportation and logistics is given.