Optimization models for sustainable reverse logistics network planning under uncertainty

Résumé

Le terme développement durable est un terme utilisé pour désigner un développement qui intègre les trois considérations fondamentales : la dimension économique, environnementale et sociale. Un développement durable se réfère généralement à : « Un développement qui répond aux besoins du présent sans compromettre la capacité des générations futures de répondre aux leurs ». Les chaînes d’approvisionnement se trouvent aujourd’hui face au défi majeur de faire évoluer leurs pratiques traditionnelles afin d’appliquer ce concept à leurs opérations. Cette thèse vient appuyer cet effort visant à assurer la durabilité des opérations de la chaîne d’approvisionnement dans les années à venir, en proposant des modèles quantitatifs d’aide à la décision pour la conception de réseaux logistiques inverses performants. Ma thèse, intitulée « Modèles quantitatifs pour la conception de réseaux logistiques inverses durables sous incertitude », souligne l'importance de développer des modèles décisionnels intégrant les incertitudes critiques inhérentes aux opérations de logistique inverses dans l'industrie. Ce travail de recherche étudie également les compromis nécessaires à la conception de réseaux logistiques inverses efficaces, tout en tenant compte de divers aspects environnementaux, améliorant ainsi les chances de progresser vers un développement durable. Dans les trois articles présentés ci-dessous, l'industrie de la construction, de la rénovation et de la démolition (CRD) est utilisée comme référence pour valider nos modèles au travers de plusieurs études de cas. Le premier article de cette thèse présente une étude de cas détaillée qui traite des défis liés à la gestion des débris de matériaux de bois de CRD au Québec, Canada. Dans cet article, le modèle d’optimisation proposé détermine les emplacements et les capacités des centres de collecte qui assurent le tri des matériaux afin d’être en accord avec la règlementation locale sur l’enfouissement du bois. Nous formulons le problème sous la forme d'un modèle de programmation linéaire en nombres entiers mixtes (MILP), afin de minimiser le coût total du de recyclage du bois au sein du réseau de logistique inverse et de rendre son élimination moins attractive financièrement. Nous proposons une approche basée sur divers scénarios afin de redéfinir le réseau de logistique inverse actuel en fonction des incertitudes sur les emplacements des sites de collecte, la quantité et la qualité du bois collecté. Les résultats montrent que le réseau de logistique inverse optimal dans un scénario donné peut s’avérer obsolète dans d’autres scénarios, dépendamment de la réalisation des paramètres incertains. Bien que seule l’aspect économique soit considéré dans cet article, cela représente un premier pas vers des opérations de logistique inverse durables par l’optimisation des opérations de gestion des débris dans un secteur qui compte parmi les plus grands générateurs de déchets au monde. Ainsi, dans le deuxième article et dans le but de répondre aux problèmes causés par les incertitudes, nous présentons une nouvelle formulation plus avancée qui traite simultanément un nombre élevé de scénarios. De cette manière, nous sommes capables d’optimiser nos espérances en terme de profits sur un horizon de planification multi-période. Dans ce second article, non seulement nous optimisons la conception du réseau de logistique inverse pour la gestion des débris, mais nous évaluons également l’impact de l’intégration de plateformes logistiques appelées centres de séparation à la source, que nous utilisons pour effectuer une première séparation des débris avant leur expédition vers les centres de collecte certifiés. De plus, nous réalisons une analyse de sensibilité sur le nombre de sources d’approvisionnement (générateurs de déchets) afin de comparer les zones de collecte rurales à faible densité par rapport aux zones urbaines à forte densité, où il est souvent plus complexe de réaliser des activités de collecte. La flexibilité offerte par ces plates-formes dynamiques atteint son plein potentiel dans les zones urbaines à haute densité. Les résultats suggèrent des ajustements significatifs du réseau de logistique inverse entraînant une augmentation du profit moyen espéré ainsi que de la quantité de matériaux recyclés. Enfin, dans le troisième article, nous adaptons le modèle stochastique du précédent article en intégrant la dimension environnementale, par le biais d’une deuxième fonction objectif qui minimise la quantité de matériaux éliminés par enfouissement. Dans cette recherche, nous optimisons la conception du réseau de logistique inverse pour le recyclage des débris de bois provenant de l'industrie de CRD, sous contraintes à la fois de restrictions d'enfouissement et de contrôle des émissions par un système de plafonnement et d'échange, tel que celui en vigueur au Québec. Une fois encore, l’importance de la stratégie de séparation à la source est soulignée dans cet article, et nous établissons la relation entre l’incertitude sur la qualité du bois collecté et la difficulté de respecter les objectifs de recyclage fixés par le gouvernement. En effet, en comptabilisant les émissions libérées par les différents processus de recyclage, il s'avère que l'enfouissement des débris de bois se révèle parfois être la meilleure option selon le niveau de qualité des déchets collectés. En résumé, le premier article permet d’établir et de quantifier l’impact des incertitudes sur l’efficacité du réseau de logistique inverse, hautement dépendante des valeurs des paramètres incertains. Sur la base de cette constatation, nous développons dans le deuxième article un modèle stochastique qui vise à établir le meilleur compromis afin de faire face à un grand nombre de scénarios simultanément. Enfin et pour finir, dans le troisième article nous adaptons ce dernier modèle à l’étude de cas sur le recyclage des débris de bois. Les émissions de gaz à effet de serre provenant des processus de recyclage du bois sont comptabilisées, et la réglementation relative aux restrictions de l’enfouissement est également appliquée.

Date	3 juil. 2019
langue originale	Anglais américain
Établissement diplômant	École de technologie supérieure
Superviseur	Amin Chaabane (Directeur(-trice)) & Mustapha Ouhimmou (Codirecteur(-trice))