Planification hiérarchique des opérations

Le contexte de la production de bois d’oeuvre

De manière générale, l’organisation d’une entreprise de sciage est semblable à celle d’un autre secteur (approvisionnement, transformation, vente aux clients). Le contexte des usines de sciage fait toutefois face à certaines particularités. La production de bois d’oeuvre est réalisée en trois étapes (sciage, séchage et rabotage), comme illustré à la figure 1. Les billots de bois proviennent de différentes zones forestières et sont sciées selon plusieurs patrons de coupe (1). Le patron de coupe représente une façon de débiter la bille. Il en existe une multitude, tenant compte des caractéristiques naturelles de la bille. Le bois scié possédant différentes longueurs, 2 épaisseurs et qualités est ensuite regroupé en fonction de ses caractéristiques physiques et séché à l’aide de séchoirs de grande capacité (2). Le bois est dès lors raboté, coupé et trié à l’unité (3). Le bois est finalement gardé en stock jusqu’à sa livraison aux clients. Chaque étape de production est donc très différente des autres et repose sur son propre processus de production. De plus, à chaque étape, un inventaire de produits semi-finis est généralement construit pour assurer la continuité du processus.

Ce processus est dit « à flux divergent » : à partir d’une seule matière première, plusieurs produits finaux sont obtenus. De plus, de nombreux produits sont obtenus en même temps et cela ne peut être évité (coproduction) (voir Öner et Bilgiç (2008)). Finalement, il y a également fabrication de sous-produits tels que les copeaux ou la sciure. On note une différence importante entre un coproduit et un sous-produit. Un coproduit est un produit de valeur que l’on produit par choix mais qui ne correspond pas forcement à un besoin express. En revanche, les sous-produits sont inexorablement produits lors de la production. De plus, les sous-produits s’avèrent souvent être des produits à plus faible valeur marchande. De manière générale, la coproduction génère donc des stocks pour des produits qui peuvent être difficiles à vendre et/ou de valeur moindre. Les caractéristiques du billot et du patron de coupe sélectionné sont utilisés pour obtenir différents produits (voir la figure 2 adaptée de Gaudreault et al. (2010)). Les scieries utilisent généralement des données historiques pour prévoir les quantités de divers produits pouvant être obtenues à partir d’une catégorie spécifique de billots.

Bien qu’à chacune de ces étapes, des outils sont utilisés pour optimiser la planification et la production de bois d’oeuvre, il est difficile de planifier la production sans l’utilisation de grands stocks de produits semi-finis et finis. Dans ce contexte, et parce que l’industrie nordaméricaine du bois est un marché de commodités1, les scieries nord-américaines ont typiquement adopté un système de flux poussés qui consiste à produire du bois d’oeuvre sur stock en tenant compte de contraintes opérationnelles (volume d’approvisionnement, capacité de production, etc.), au lieu de prendre en compte la demande du client et de produire sur commande. Bien que ces pratiques puissent convenir à un marché orienté « produits de commodité », l’évolution vers des marchés de produits dits « spéciaux » où ceux-ci ne peuvent être fabriqués qu’à la demande, force les entreprises à mettre en place des approches de pilotage plus avancées.

Problématique de recherche

La recherche proposée ici a pour but d’aider les entreprises de l’industrie forestière (en particulier les scieries) à mieux faire face à un tel contexte en adoptant des stratégies de pilotage adaptées à leur marché.

Ces stratégies peuvent être évaluées pour différents environnements d’affaires, par exemple un marché composé essentiellement de produits de commodité ou inversement un marché composé de produits spéciaux. Il en va de même pour un marché présentant une saisonnalité plus ou moins forte dans les prix de vente ou encore un marché présentant un volume de demande variable.

Ainsi, au travers des réponses données à ces questions, l’industriel sera capable de choisir la bonne stratégie de pilotage à mettre en place pour gérer efficacement la planification de la production en tenant compte de son environnement d’affaires. Ce projet demandait donc d’être en mesure d’évaluer et de comparer différentes stratégies de pilotage dans divers contextes de production, de marché incluant des processus d’affaires. De cet objectif général ont découlé quatre objectifs spécifiques. Le premier visait à réaliser une plateforme de simulation permettant l’évaluation de stratégies de pilotage. Ainsi, un modèle de simulation a été construit en utilisant notamment l’environnement Simio. Ce modèle simule la génération, le traitement et la vente des commandes. Il est couplé à un module de planification de la production responsable de la gestion des stocks et de la génération des plans de production.

Le second objectif spécifique visait l’évaluation de l’impact de politiques d’acceptation des commandes telles que Available-to-promise (ATP) ou encore Capable-to-promise (CTP) sur les performances en termes de volume de commandes acceptées dans un environnement divergent avec co-production. Ces politiques d’acceptation des commandes ont été largement étudiées dans un contexte manufacturier traditionnel (Slotnik, 2011), mais dans un tel contexte de divergence, le choix d’une politique plutôt qu’une autre est loin d’être trivial. Nous avons notamment montré que le choix d’une politique d’acceptation des commandes dépendait grandement de son contexte de marché et que certaines politiques d’acceptation de commandes bien connues pour leurs performances en milieu manufacturier traditionnel (capable-to promise, CTP) s’avéraient moins efficaces que d’autres plus classiques (available-to-promise, ATP).

Organisation de la thèse

Cette thèse est une thèse par articles. Trois articles y sont présentés, chacun apportant à la fois des contributions à portée scientifiques et industrielles. Nous présenterons d’abord au chapitre 2 les concepts préliminaires nécessaires à la réalisation des travaux. La planification d’un point de vue général, le système de planification de la production en général, les trois niveaux de planification et la coordination entre les différents niveaux de planification seront abordés. Le chapitre 3 rappellera l’objectif général de cette thèse, ainsi que les différents objectifs spécifiques ayant permis de l’atteindre. La méthodologie employée sera également présentée. Le chapitre 4 introduira le premier article intitulé « Evaluating order acceptance policies for divergent production systems with coproduction ».

Cet article a été publié dans l’International Journal of Production Research en 2016. Dans ce premier article, une plateforme de simulation permettant l’évaluation comparative de politique d’acceptation des commandes en tenant compte du contexte de marché de l’entreprise est proposée. Le chapitre 5 présentera le deuxième article, soumis à l’International Journal of Industrial Engineering- Theory Applications and Practice. Cet article, intitulé « Simulation and Evaluation of Coordination Mechanisms for a Decentralized Lumber Production System with Coproduction », utilise la plateforme de simulation de Dumetz et al. (2016) pour évaluer des mécanismes de coordination dans le contexte décentralisé de la production de bois d’oeuvre au niveau opérationnel.

Le chapitre 6 introduira le troisième article, intitulé « Simulating and Evaluating Tactical / Operational Coordination Mechanisms for a Divergent Production System with Coproduction ». Cet article a été soumis au journal International Journal of Production Economics. Dans cet article, un processus de planification des opérations intégrant les niveaux de planification tactique et opérationnel est proposé. Enfin, le Chapitre 7 conclura cette thèse en synthétisant les contributions qui ont été faites tant scientifiques qu’industrielles et en évoquant de possibles pistes de recherche futures.

Le rapport de stage ou le pfe est un document d’analyse, de synthèse et d’évaluation de votre apprentissage, c’est pour cela rapport gratuit propose le téléchargement des modèles gratuits de projet de fin d’étude, rapport de stage, mémoire, pfe, thèse, pour connaître la méthodologie à avoir et savoir comment construire les parties d’un projet de fin d’étude.

Table des matières

Résumé
Abstract
Table des matières
Liste des tableaux
Liste des figures
Liste des sigles
Remerciements
Avant-propos
Chapitre 1 : Introduction générale
1.1. Le contexte de la production de bois d’oeuvre
1.2. Problématique de recherche
1.3. Organisation de la thèse
Chapitre 2 : Concepts préliminaires
2.1. La planification des opérations
2.1.1. Planification hiérarchique des opérations
2.1.2. Autres aspects reliés à la décomposition du problème de planification
2.1.3. La coordination des activités de production
2.1.4. Les modèles tactique et opérationnels pour la planification de la production dans un contexte divergent avec coproduction
2.1.5. Les politiques d’acceptation des commandes
2.1.6. Environnement d’affaires et importance du contexte de marché
2.2. La simulation
2.3. Les modèles de planification dans le secteur forestier
Chapitre 3 : Méthodologie
3.1. Rappel des objectifs
3.2. Établissement du modèle de simulation
3.2.1. Éléments du modèle de simulation
3.2.2. Vérification et validation du modèle
3.3. Études de simulation
Chapitre 4 : Evaluating order acceptance policies for divergent production systems with coproduction
Résumé
Abstract:
4.1. Introduction
4.2. Preliminary notions
4.2.1 Divergent processes with co-production
4.2.2 The case of the lumber industry
4.2.3 Evaluating order acceptance policies
4.2.4 Assessment with simulation
4.2.5 Summary
4.3. Proposed simulation framework
4.3.1 Configuring the framework
4.3.2 Verification and validation of the model
4.4. Using the framework to select the best policy according to market conditions
4.4.1 Experiments
4.4.2 Results and analysis
4.4.3 Managerial insights
4.5. Conclusion
4.6. Références
Chapitre 5 : Simulation and Evaluation of Coordination Mechanisms for a Decentralized Lumber Production System with Coproduction
Résumé
Abstract
5.1. Introduction
5.2. Preliminary concepts
5.2.1. North American lumber industry
5.2.2. Supply chain coordination
5.3. Assessing coordination mechanisms in a dynamic context
5.3.1. Experiments
5.3.2. Results
5.3.3. Impact of the coordination mechanism on the average inventory
5.4. Conclusion
5.5. Références
Chapitre 6 : Simulating and Evaluating Tactical-Operational Coordination Mechanisms for a Divergent Production System with Coproduction
Résumé
Abstract
6.1. Introduction
6.2. Preliminary concepts
6.2.1. Hierarchical planning
6.2.2. Production planning for the North-America lumber industry
6.3. Simulation framework
6.3.1. Configurating the framework
6.3.2. Tactical-operational coordination
6.4. Experimentations
6.4.1. Results
6.4.2. Discussion
6.5. Conclusion
6.6. Acknowledgements
6.7. References
Chapitre 7 : Discussion et conclusion
7.1. Les applications industrielles
7.2. Les limites de la recherche
7.3. Pistes de recherche
Bibliographie