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Construction supply chain planning: the value of collaboration and integration

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Elmughrabi, Walid (2021). Construction supply chain planning: the value of collaboration and integration. Thèse de doctorat électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

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Résumé

In the construction sector, improving logistics efficiency is essential to implement supply chain management (SCM). Based on the literature review, we found the main decisions currently focused on construction logistics and SCM. These decisions are defined for three critical phases of a supply chain project: preparation, planning and design, procurement, and execution. This thesis focuses on developing logistics in construction while considering decisions making to construction logistics for modeling and making the best use of supply chain processes in the construction industry. A systematic literature review methodology is utilized to identify the present focuses and discuss future decision-making directions in construction supply chain management (CSCM). The results show that, at present, the CSCM applications are still focusing on material and resources management with the internal supply chain (SC) integration. Strategic decisions related to building partnerships, IT-based planning, and logistics-based planning are not conducted at the early planning and design phase. For future CSCM application trends, a framework is proposed to leverage the three essential points, the collaborative planning and design with advanced techniques, procurement, and construction and delivery of the project.

Besides, Academic and practitioners’ interest in Construction Supply Chain Management (CSCM) has increased recently with the theoretical development and implementation of Building Information Modelling (BIM). BIM provides an advanced construction project design, but it assists stakeholders in the management of the construction supply chain (CSC). Inventory management is one of the essential pillars of CSCM. To consolidate, evaluate and develop the scope of future research opportunities by identifying research gaps in this field, the main objective of this chapter is: First, it offers a literature review on inventory management in the context of the CSC. Second, it provides a conceptual framework map and consolidates the research in this field, composed of three parts. The first one is related to the nature of data and information necessary to implement efficient inventory policies. The second is associated with the extended collaboration between CSC stakeholders for inventory optimization in CSC. Finally, the third part relates to the uncertainty and risks to obtain realistic and applicable inventory policies. The review chapter is useful for both practitioners in CSCM and academics as it outlines the diverse knowledge of research in this area.

Therefore, we propose an integrated model for collaborative construction supply chain (CSC) planning that deals with the integrated problem of project scheduling and material ordering. The main objective is to achieve more coordination and, therefore, to reduce the total cost of the CSC. More specifically, we consider a two-echelon CSC composed of a manufacturer, a warehouse, and multiple construction sites where multiple independent construction projects are planned. The projects need various materials provided by the same manufacturer with a limited capacity. The starting time of each activity is subject to the availability of materials in the construction sites. A mixed-integer linear programming (MILP) model is proposed to reduce the total SC costs while collaboration between contractors is possible. The model was implemented using the IBM ILOG CPLEX Optimization Studio. The proposed model is analyzed through a numerical study to show the benefits of collaborative planning in construction project management. The decision model also helps find practical construction projects’ sequences and suitable materials ordering, manufacturing, and inventories plans for SC participants.

Titre traduit

Planification de la chaîne d'approvisionnement de la construction: la valeur de la collaboration et de l'intégration

Résumé traduit

Dans le secteur de la construction, l'amélioration de l'efficacité logistique est essentielle pour mettre en oeuvre les principes de la gestion des chaînes d'approvisionnement (SCM). En se basant sur la revue de la littérature, on a trouvé les principales décisions actuellement qui portent sur la logistique de la construction et la SCM. Ces décisions sont définies pour trois phases critiques d'un projet d'approvisionnement: préparation, planification et conception, achat et exécution. Cette thèse porte sur le développement de la logistique dans la construction tout en prenant en considération les décisions prises en matière de logistique de la construction, pour modéliser et utiliser de la meilleure façon les processus de d'approvisionnement dans l'industrie de la construction. Une revue de littérature systématique est utilisée pour identifier les priorités actuelles et discuter des futures orientations de la prise de décision dans la gestion de la chaîne d'approvisionnement du secteur de la construction (CSCM). Les résultats montrent qu'à présent, les applications du CSCM se concentrent principalement sur la gestion du matériel et des ressources utilisant la chaîne d'approvisionnement interne. Les décisions stratégiques relatives à la création de partenariats, à la planification basée sur la technologie de l'information et à la planification basée sur la logistique ne sont pas prises au stade initial de la planification et de la conception. Pour le développement futur de l'application du CSCM, on propose un cadre d'étude permettant d'exploiter les trois points essentiels, La planification et la conception collaboratives avec des techniques avancées, l'approvisionnement et la construction et la livraison du projet.

En outre, l'intérêt des chercheurs et des professionnels à l'égard de la CSCM s'est accru récemment avec l'élaboration théorique et la mise en oeuvre de Building Information Modelling (BIM). Le BIM fournit non seulement une conception avancée des projets de construction, mais il aide les parties prenantes à gérer la chaîne d'approvisionnement de la construction (CSC). La gestion des stocks est l'un des piliers essentiels de la CSCM. Afin de consolider, évaluer et développer les possibilités de recherche futures par l'identification des lacunes en matière de recherche dans ce domaine, l'objectif principal chapitre est: Premièrement, proposer une analyse documentaire sur la gestion des stocks dans le contexte du CSC. Deuxièmement, dites plutôt fournir un cadre conceptuel et consolide la recherche dans ce domaine, qui se compose de trois parties : Le premier partie est lié à la nature des données et des informations nécessaires pour mettre en oeuvre des politiques d'inventaire efficaces. La deuxième partie est liée à la collaboration étendue entre les parties prenantes du CSC pour la gestion optimale des stocks dans le CSC. La troisième partie est liée à l'incertitude et aux risques pour obtenir des politiques d'inventaire réalistes et applicables. Ce chapitre deux est utile à la fois pour les professionnels du CSCM et les chercheurs, puisqu'il décrit les diverses connaissances de la recherche dans ce domaine.

Par ailleurs, on propose un modèle intégré pour la planification de la chaîne d'approvisionnement de la construction collaborative (CSC) qui traite le problème intégré de l'ordonnancement des projets et de la commande des matériaux. L'objectif principal est de parvenir à une meilleure coordination et, par conséquent, de réduire le coût total de la CSC. Plus précisément, nous considérons un CSC à deux échelons composé d'un manufacturier, d'un entrepôt et de plusieurs sites de construction ou de multiples projets de construction indépendants. Les projets ont besoin de différents matériaux fournis par le même fabricant avec une capacité limitée. Le début de chaque activité est subordonné à la disponibilité des matériaux sur les sites de construction. Un modèle de programmation linéaire mixte (MILP) est proposé dans le but de réduire les coûts totaux d'approvisionnement tout en permettant la collaboration entre les contractants. Le modèle a été mis en oeuvre à l'aide du IBM ILOG CPLEX Optimization Studio. Le modèle proposé est analysé par une étude numérique pour montrer les avantages de la planification collaborative dans la gestion des projets de construction. Le modèle de décision aide également à trouver les séquences de projets de construction pratiques ainsi que la commande, la fabrication et plans d'inventaires pour les participants SC.

Type de document: Mémoire ou thèse (Thèse de doctorat électronique)
Renseignements supplémentaires: "Thesis presented to École de technologie supérieure in partial fulfilment for the degree of doctor of philosophy". Comprend des références bibliographiques (pages 115-122).
Mots-clés libres: chaîne d'approvisionnement, logistique de construction, modèles d'inventaire, collaboration, modélisation des informations du bâtiment
Directeur de mémoire/thèse:
Directeur de mémoire/thèse
Chaabane, Amin
Codirecteur:
Codirecteur
Dao, Thien-My
Programme: Doctorat en génie > Génie
Date de dépôt: 04 oct. 2021 13:40
Dernière modification: 04 oct. 2021 13:40
URI: https://espace.etsmtl.ca/id/eprint/2723

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