Development of a decision support model based on multicriterion optimization, integrating consequential life cycle analysis: application to a forest company

Research output: ThesisDoctoral ThesisExternal

Abstract

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.
Original languageFrench
QualificationDoctor of Philosophy
Awarding Institution
  • Université Laval, Québec, QC
Supervisors/Advisors
  • D'Amours, Sophie, Supervisor, External person
Award date20 May 2020
DOIs
Publication statusPublished - 2017

Cite this

@phdthesis{9d677b388857463ba37bbf68079e4dc7,
title = "D{\'e}veloppement d'un mod{\`e}le d'aide {\`a} la d{\'e}cision bas{\'e} sur l'optimisation multicrit{\`e}re, int{\'e}grant l'analyse de cycle de vie cons{\'e}quentielle : application {\`a} une entreprise foresti{\`e}re",
abstract = "Comment les entrepreneurs forestiers peuvent-ils prendre en consid{\'e}ration les impacts environnementaux dans leurs d{\'e}cisions d’affaires ? Quelles technologies peuvent r{\'e}duire les impacts environnementaux tout en rendant l’entreprise plus profitable ? Afin de r{\'e}pondre {\`a} ces questions, un outil d’aide {\`a} la d{\'e}cision strat{\'e}gique a {\'e}t{\'e} d{\'e}velopp{\'e}. Ce mod{\`e}le est bas{\'e} sur l’optimisation multicrit{\`e}re et int{\`e}gre la minimisation des impacts environnementaux aux objectifs {\'e}conomiques. La consid{\'e}ration d’impacts environnementaux et {\'e}conomiques sur l’ensemble du r{\'e}seau logistique requiert une vision holistique. C’est pour cette raison qu’une approche de cycle de vie est utilis{\'e}e tout au long de cette th{\`e}se. Ainsi, le mod{\`e}le multicrit{\`e}re est aliment{\'e} par des analyses de cycle de vie environnementale et de co{\^u}ts. L’analyse de cycle de vie (ACV), sous-entendu attributionnelle et environnemental, est une m{\'e}thode normalis{\'e}e et reconnue permettant de quantifier les impacts environnementaux d’un produit ou d’un service. La premi{\`e}re contribution de cette th{\`e}se est de pr{\'e}senter une ACV du portefeuille de produits d’une entreprise foresti{\`e}re. Il s’agit de la premi{\`e}re contribution analysant l’ensemble d’un portefeuille de produit d’une organisation. Cette ACV a {\'e}t{\'e} r{\'e}alis{\'e}e avec la m{\'e}thode IMPACT 2002+ permettant d’obtenir une quantification des dommages sur la sant{\'e} humaine, la qualit{\'e} des {\'e}cosyst{\`e}mes, les changements climatiques et la consommation de ressources. Ces quatre impacts sont utilis{\'e}s comme crit{\`e}res environnementaux du mod{\`e}le d’optimisation multicrit{\`e}re. La seconde contribution introduit la r{\'e}alisation d’une analyse de cycle de vie de co{\^u}t bas{\'e}e sur la comptabilit{\'e} par activit{\'e}s (ACVC-PA) couvrant l’ensemble des op{\'e}rations de r{\'e}colte et de transformation d’une entreprise foresti{\`e}re. {\`A} partir des r{\'e}sultats des co{\^u}ts de chacune des activit{\'e}s, le co{\^u}t de revient est attribu{\'e} {\`a} chacun des produits du portefeuille. Dans la discussion est pr{\'e}sent{\'e}e une analyse de l’{\'e}tat d’avancement des principaux produits sur les march{\'e}s nord-am{\'e}ricains. La m{\'e}thodologie de l’ACVC-PA a {\'e}t{\'e} choisie, car elle permet de faire des liens avec les r{\'e}sultats de l’analyse environnementale. Le mod{\`e}le d’aide {\`a} la d{\'e}cision int{\'e}grant les crit{\`e}res environnementaux est pr{\'e}sent{\'e} dans la troisi{\`e}me contribution. Les r{\'e}sultats des deux analyses pr{\'e}c{\'e}dentes sont incorpor{\'e}s dans un mod{\`e}le d'optimisation multicrit{\`e}re, auquel sont ajout{\'e}s les effets de substitutions, gr{\^a}ce {\`a} une approche cons{\'e}quentielle 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 mat{\'e}riaux de construction courants (acier ou b{\'e}ton) et les combustibles fossiles ont une intensit{\'e} carbonique sup{\'e}rieure. Ce mod{\`e}le propose des solutions optimales d’un point de vue environnemental et {\'e}conomique, ainsi que les compromis entre ces crit{\`e}res, quant aux flux de mati{\`e}res et l'acquisition de nouvelles technologies. Une repr{\'e}sentation graphique des r{\'e}seaux propos{\'e}s accompagne le calcul des b{\'e}n{\'e}fices nets annuels anticip{\'e}s et des {\'e}missions nettes de gaz {\`a} effet de serre de chacune des solutions. La d{\'e}monstration du mod{\`e}le d’aide {\`a} la d{\'e}cision repose sur l’{\'e}tude de cas d’une entreprise foresti{\`e}re. Le mod{\`e}le math{\'e}matique est en programmation lin{\'e}aire en nombres entiers, qui est r{\'e}solue par la m{\'e}thode exacte et l’approche a posteriori. Ce qui permet de g{\'e}n{\'e}rer 150 solutions, en faisant varier les pond{\'e}rations entre 0 et 1 pour chaque crit{\`e}re. Plusieurs technologies prospectives sont int{\'e}gr{\'e}es dans ce mod{\`e}le tout en respectant les contraintes d’approvisionnements, de recette et de capacit{\'e} sp{\'e}cifique au contexte de l’entreprise foresti{\`e}re {\`a} l’{\'e}tude. Une derni{\`e}re contribution porte sur le transport des produits du bois. L’acheminement des syst{\`e}mes de construction pr{\'e}fabriqu{\'e}e directement sur les chantiers de construction pr{\'e}sente plusieurs avantages, mais est une source d’{\'e}missions de gaz {\`a} effet de serre. CarbonRoadMap est un mod{\`e}le d’aide {\`a} la d{\'e}cision multicrit{\`e}re et multimodal offrant des alternatives au transport en camion. L’entreprise foresti{\`e}re peut ainsi proposer des parcours en fonction des priorit{\'e}s de ses clients, qui peuvent {\^e}tre le d{\'e}lai, le co{\^u}t ou les {\'e}missions de gaz {\`a} effet de serre. L’ensemble de cette th{\`e}se d{\'e}montre que l’int{\'e}gration des crit{\`e}res environnementaux dans les outils d’aide {\`a} la d{\'e}cision permet d’{\'e}largir la vision des d{\'e}cideurs. De plus, dans les deux {\'e}tudes mod{\`e}les, propres {\`a} l’entreprise foresti{\`e}re, les solutions r{\'e}duisant les impacts environnementaux sont majoritairement des sources de profit suppl{\'e}mentaire simultan{\'e}ment.",
author = "Achille Laurent",
year = "2017",
doi = "20.500.11794/27933",
language = "French",
school = "Universit{\'e} Laval, Qu{\'e}bec, QC",

}

TY - THES

T1 - 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

AU - Laurent, Achille

PY - 2017

Y1 - 2017

N2 - 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.

AB - 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.

U2 - 20.500.11794/27933

DO - 20.500.11794/27933

M3 - Doctoral Thesis

ER -