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Multi-criteria methods for designing and evaluating sustainable supply chains

Chaabane, Amin (2011). Multi-criteria methods for designing and evaluating sustainable supply chains. Thèse de doctorat électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

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Résumé

Sustainable supply chain management covers interactions between the economic dimension, the environment, and society. My dissertation, titled multi-criteria methods for designing and evaluating sustainable supply chains, studies supply chain decisions-making and trade-offs at the interface between supply chain’ operations and the environment. My dissertation comprises four research papers that develop novel approaches that enhance the literature of supply chain management.

The first article, titled “A two-phase multi-criteria decision support system for supply chain management ”, focused on the economic dimension, considered for a long time as the only performance that guarantee supply chain design and planning efficiencies. The proposed approach introduces a two-phase hierarchical approach to solve a multi-criteria SCM problem integrating both strategic and tactical decisions. The first phase evaluates different potential configurations of supply chains using Analytic Hierarchy Process (AHP). The second phase solves the network for the optimal safety stock placement using dynamic programming.

Although the environmental and social criteria are not considered, they can be added at the first phase as additional criteria to ensure the selection of sustainable supply chain. However, it is better to include these criteria at the design phase to consider the most important strategic decisions that influence the economic, environmental and social performance of the supply chain.

Thus, the second article, titled “Designing and evaluating sustainable supply chains”, introduces a multi-objective linear programming model for sustainable supply chain design that takes into account the economic and the environmental objectives at the design time. This article addresses the design of supply chains that are also sensitive to the carbon market. The proposed methodology provides decision makers with the ability to evaluate the tradeoffs between total logistics costs and carbon offsetting under different supply chain operating strategies, environmental regulatory constraints and carbon market price evolution. Validation using an illustrative example derived from the steel industry, where legislation imposes caps on greenhouse gases emissions, shows the advantages of such novel approach. This paper shows also that under the dynamic of the carbon market place, it is important to consider a multi-period model for the strategic planning of sustainable supply chains.

The third article, titled “Design of sustainable supply chain under the emission trading scheme”, focus on the long-term, strategic planning of sustainable and closed-loop supply chains. The design task is formulated as a multi-objective optimization linear program that accounts for the minimization of total logistics costs (economic performance) and greenhouse gases (GHG) emissions (environmental impact). From an economic perspective, the link with “Environmental Economics Solutions” is made through the Emission Trading Scheme. On the other hand, the environmental performance evaluation is based on the Life Cycle Assessment (LCA) methodology that quantifies the burdens and impact along the life cycle stages. Thus, the material and energy balances are considered in the supply chain network design problem as well as many critical outputs. Capabilities of the proposed model are illustrated through a numerical study.

Titre traduit

Méthodes de conception et d'évaluation multicritères des chaînes d'approvisionnement durables

Résumé traduit

La gestion des chaînes d’approvisionnement durables étudie l’interaction entre les trois dimensions économique, environnementale et sociale. La thèse de doctorat a porté sur le développement de nouvelles méthodes d’aide à la décision pour la conception et l’évaluation multicritères des chaînes d’approvisionnement durables. Cette thèse a permis de contribuer à l’avancement de la recherche par 4 articles de revue avec comité de lectures (publiés, acceptés et soumis).

Le premier article de cette thèse (i.e., chapitre 2) se focalise sur la dimension économique. On a cherché à apporter une contribution à la gestion de la chaîne d’approvisionnement qui considère plus qu’un objectif pour assurer la durabilité économique. Une approche hiérarchique à deux phases incluant les niveaux de décision stratégique et tactique est introduite. L’évaluation qualitative de la chaîne est faite selon le modèle de référence «Supply Chain Operations Reference » (SCOR). Dans la première phase, l’évaluation de plusieurs configurations de chaînes potentielles est réalisée et le choix est obtenu avec la méthode d'analyse selon le processus hiérarchique (AHP). La deuxième phase résout le problème de positionnement de stocks de sécurité dans le réseau.

Les dimensions environnementales et sociales n’ont pas été intégrées, mais celles-ci sont de plus en plus important à considérer pour la gestion des chaînes d’approvisionnement durables et pourraient être prises en compte par exemple au niveau de l’analyse AHP en ajoutant d’autres critères de performance qui enrichissent le modèle SCOR. Cependant, l’intégration de ces aspects au niveau de la génération des configurations de chaînes pourrait anticiper à l’avance certains choix stratégiques les plus influents sur la performance économique, environnementale et sociale de la chaîne d’approvisionnement.

De ce fait, dans le deuxième article (i.e., chapitre 3), on propose un modèle mathématique de programmation linéaire avec une seule période pour la conception des chaînes d’approvisionnement qui prend en compte en plus des considérations économiques et environnementales, l’interaction avec le marché de carbone, un des mécanismes que plusieurs pays utilisent pour atteindre les objectifs de développement durable. L’objectif est de voir l’impact d’une telle interaction sur la configuration de la chaîne et pouvoir évaluer la meilleure stratégie à suivre pour respecter les réglementations en vigueur. Cet article a montré aussi que face à la dynamique du marché du carbone, l’utilisation d’un modèle multipériode est primordiale pour la planification stratégique des chaînes d’approvisionnement durables.

Le troisième article (i.e., chapitre 4) se consacre au développement d’un modèle mathématique générique multi-période pour la planification des chaînes d’approvisionnement durables. Il se base sur la méthode de l’analyse de cycle de vie pour supporter les décisions au niveau de l’opération de la chaîne d’approvisionnement dans un environnement qui impose à la fois des objectifs en termes de réduction de gazes à effet de serre et des réglementations sur la gestion de retour des produits à la fin de leur cycle de vie.

Type de document: Mémoire ou thèse (Thèse de doctorat électronique)
Renseignements supplémentaires: "Thesis presented to École de technologie supérieure in partial fulfilment of the requirements for the degree of doctor of philosophy" Bibliogr. : f. [176]-189.
Mots-clés libres: Gestion de l'approvisionnement. Développement durable. Logistique (Organisation) Optimisation multidisciplinaire (Conception technique) Décision multicritère. Programmation en nombres entiers. Échange de droits d'émission (Environnement) Recyclage (Déchets, etc.) Industrie. Environnement Industrie. AHP, SCOR
Directeur de mémoire/thèse:
Directeur de mémoire/thèse
Ramudhin, Amar
Co-directeurs de mémoire/thèse:
Co-directeurs de mémoire/thèse
Paquet, Marc
Programme: Doctorat en génie > Génie
Date de dépôt: 21 mars 2011 20:08
Dernière modification: 16 févr. 2017 22:28
URI: http://espace.etsmtl.ca/id/eprint/672

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