Chargement...
[Précédent] [Suivant] [Retour aux résultats]
Développement d'un modèle d'aide à la décision basé sur l'optimisation multicritère, intégrant l'analyse de cycle de vie conséquentielle : application à une entreprise forestière


:
:

De courts extraits de mémoires ou thèses peuvent être copiés sans l’autorisation de l’auteur à condition que celui-ci soit dûment cité. Afin de respecter le droit d’auteur, celui-ci doit autoriser préalablement tout emprunt dépassant l’utilisation équitable .
Lien permanent:  
Résumé:

Comment les entrepreneurs forestiers peuvent-ils prendre en considération les impacts environnementaux dans leurs décisions d’affaires ? Quelles technologies peuvent réduire les impacts environnementaux tout en rendant l’entreprise plus profitable ? Afin de répondre à ces questions, un outil d’aide à la décision stratégique a été développé. Ce modèle est basé sur l’optimisation multicritère et intègre la minimisation des impacts environnementaux aux objectifs économiques. La considération d’impacts environnementaux et économiques sur l’ensemble du réseau logistique requiert une vision holistique. C’est pour cette raison qu’une approche de cycle de vie est utilisée tout au long de cette thèse. Ainsi, le modèle multicritère est alimenté par des analyses de cycle de vie environnementale et de coûts. L’analyse de cycle de vie (ACV), sous-entendu attributionnelle et environnemental, est une méthode normalisée et reconnue permettant de quantifier les impacts environnementaux d’un produit ou d’un service. La première contribution de cette thèse est de présenter une ACV du portefeuille de produits d’une entreprise forestière. Il s’agit de la première contribution analysant l’ensemble d’un portefeuille de produit d’une organisation. Cette ACV a été réalisée avec la méthode IMPACT 2002+ permettant d’obtenir une quantification des dommages sur la santé humaine, la qualité des écosystèmes, les changements climatiques et la consommation de ressources. Ces quatre impacts sont utilisés comme critères environnementaux du modèle d’optimisation multicritère. La seconde contribution introduit la réalisation d’une analyse de cycle de vie de coût basée sur la comptabilité par activités (ACVC-PA) couvrant l’ensemble des opérations de récolte et de transformation d’une entreprise forestière. À partir des résultats des coûts de chacune des activités, le coût de revient est attribué à chacun des produits du portefeuille. Dans la discussion est présentée une analyse de l’état d’avancement des principaux produits sur les marchés nord-américains. La méthodologie de l’ACVC-PA a été choisie, car elle permet de faire des liens avec les résultats de l’analyse environnementale. Le modèle d’aide à la décision intégrant les critères environnementaux est présenté dans la troisième contribution. Les résultats des deux analyses précédentes sont incorporés dans un modèle d'optimisation multicritère, auquel sont ajoutés les effets de substitutions, grâce à une approche conséquentielle de l’ACV. Dans le cas des produits du bois, les effets de substitutions ont des impacts positifs, au moins sur les changements climatiques, puisque les matériaux de construction courants (acier ou béton) et les combustibles fossiles ont une intensité carbonique supérieure. Ce modèle propose des solutions optimales d’un point de vue environnemental et économique, ainsi que les compromis entre ces critères, quant aux flux de matières et l'acquisition de nouvelles technologies. Une représentation graphique des réseaux proposés accompagne le calcul des bénéfices nets annuels anticipés et des émissions nettes de gaz à effet de serre de chacune des solutions. La démonstration du modèle d’aide à la décision repose sur l’étude de cas d’une entreprise forestière. Le modèle mathématique est en programmation linéaire en nombres entiers, qui est résolue par la méthode exacte et l’approche a posteriori. Ce qui permet de générer 150 solutions, en faisant varier les pondérations entre 0 et 1 pour chaque critère. Plusieurs technologies prospectives sont intégrées dans ce modèle tout en respectant les contraintes d’approvisionnements, de recette et de capacité spécifique au contexte de l’entreprise forestière à l’étude. Une dernière contribution porte sur le transport des produits du bois. L’acheminement des systèmes de construction préfabriquée directement sur les chantiers de construction présente plusieurs avantages, mais est une source d’émissions de gaz à effet de serre. CarbonRoadMap est un modèle d’aide à la décision multicritère et multimodal offrant des alternatives au transport en camion. L’entreprise forestière peut ainsi proposer des parcours en fonction des priorités de ses clients, qui peuvent être le délai, le coût ou les émissions de gaz à effet de serre. L’ensemble de cette thèse démontre que l’intégration des critères environnementaux dans les outils d’aide à la décision permet d’élargir la vision des décideurs. De plus, dans les deux études modèles, propres à l’entreprise forestière, les solutions réduisant les impacts environnementaux sont majoritairement des sources de profit supplémentaire simultanément.

Abstract:

How can forest harvesting entrepreneurs consider environmental impacts in their business decisions? What technologies can reduce environmental impacts while making the company more profitable? To answer these questions, we developed a strategic decision support tool which integrated the minimization of environmental impacts with economic objectives environmental based on multi-criteria optimization. The consideration of environmental and economic impacts on the entire logistics network requires a holistic vision. That why a life-cycle approach was adopted all long of this thesis. Thus, the multi-criteria model is powered by environmental Life-Cycle Assessment (LCA) and Life-Cycle Cost Assessment (LCCA). The first contribution of this thesis is to present a LCA of the product portfolio of a forestry company. LCA is a standardized and recognized method for quantifying the environmental impacts of a product or service. This analysis was realized with the IMPACT 2002+ method, which quantify damages on human health, ecosystem quality, climate changes and resource consumption, which are the four environmental criteria in this entire research project. The second contribution is the realization of an Activity-Based Life-Cycle Costing (AB-LCC) covering all the harvesting and processing activities of the same forestry company. The cost structure of the company was analyzed for each product of the portfolio along with an analysis of the life-cycle of each Harvested Wood Product (HWP) in the North American market context. With a consequential LCA approach, it is possible to consider the consequences of a change by integrating the substitution effects. Substition of building materials, such as steel or concrete, and of fossil fuels by HWP has positive greenhouse gas emission impacts. The third contribution, presented in chapter 4, use results of the previous analyzes to incorporate them in a multi-criteria optimization model which considers both profitability and environmental impacts. The decision support model provides optimization from an environmental, economic and all compromises between these criteria, on material flux and new technology acquisition. A graphical representation of the proposed network accompanies the calculation of expected annual profits and net GHG emissions of solutions. The case study is based on primary and historical data of the company activities as well as set of new technologies considered, for both environmental and economic criteria. The mathematical model is linear integer programming that is resolved by the exact method and a posteriori approach, by varying weights between 0 and 1 for each criterion, to generate 150 solutions. Several prospective technologies are proposed in the model while respecting the constraints of supplies, recipes and specific capacity to the context of the studied forestry company. A final contribution of this thesis is about the HWP delivery system, presented in chapter 5. The routing of prefabricated building systems directly on construction sites has several advantages, but it is a source of GHG emissions. CarbonRoadMap is a multicriteria and multimodal model supporting decisions about alternatives to truck only transport. The forestry company can suggest different routes based on the priorities of its customers, who may be the time, cost or carbon emissions. This whole thesis demonstrates that the integration of environmental criteria in the decision support tools allows a wider vision. In the applications, specific to forestry business, the solutions with an environmental impacts reduction are mostly a source of additional profit simultaneity.

Langue:  
Mots clés:  
Numéro unique:   
Version 2.3