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ÉCOLE DE TECHNOLOGIE SUPÉRIEURE UNIVERSITÉ DU QUÉBEC MÉMOIRE PRÉSENTÉ À L’ÉCOLE

ÉCOLE DE TECHNOLOGIE SUPÉRIEURE UNIVERSITÉ DU QUÉBEC MÉMOIRE PRÉSENTÉ À L’ÉCOLE DE TECHNOLOGIE SUPÉRIEURE COMME EXIGENCE PARTIELLE À L’OBTENTION DE LA MAÎTRISE EN GÉNIE DES TECHNOLOGIES DE L’INFORMATION M. Sc. A. PAR Fatma MTIBAA ÉLABORATION D’UNE APPROCHE DE TRAÇABILITÉ DANS LE SECTEUR FORESTIER CANADIEN MONTRÉAL, LE 19 MAI 2015 © Tous droits réservés, Fatma Mtibaa, 2015 © Tous droits réservés Cette licence signifie qu’il est interdit de reproduire, d’enregistrer ou de diffuser en tout ou en partie, le présent document. Le lecteur qui désire imprimer ou conserver sur un autre média une partie importante de ce document, doit obligatoirement en demander l’autorisation à l’auteure. PRÉSENTATION DU JURY CE MÉMOIRE A ÉTÉ ÉVALUÉ PAR UN JURY COMPOSÉ DE : M. Amin Chabaane, directeur de mémoire Département de génie de la production automatisée à l’École de technologie supérieure M. Alain April, président du jury Département de génie logiciel et des technologies de l’information à l’École de technologie supérieure M. Mustapha Ouhimmou, membre du jury Département de génie de la production automatisée à l’École de technologie supérieure IL A FAIT L’OBJET D’UNE SOUTENANCE DEVANT JURY ET PUBLIC LE 05 MAI 2015 À L’ÉCOLE DE TECHNOLOGIE SUPÉRIEURE REMERCIEMENTS Mes remerciements s’adressent d’abord à mon directeur de mémoire, M. Amin Chaabane, pour m’avoir confié ce travail de recherche et avoir bien voulu diriger ce mémoire, pour ses conseils méthodologiques ainsi que pour sa disponibilité et l’effort qu’il a consacré à la réussite de ce projet. Merci à Mme Yu Li, chercheure à FPInnovations: nos échanges ont été importants et utiles pour l’avancement de ce projet. J’exprime également mes plus vifs remerciements et mon respect au président du jury, M. Alain April, et au rapporteur M. Mustapha Ouhimmou. Merci d’avoir accepté de juger ce travail. Je remercie aussi mes collègues du laboratoire de recherche NUMÉRIX de l’École de technologie supérieure, ainsi que tous mes amis pour leurs encouragements et leur présence à mes côtés. Je profite de cette occasion pour exprimer ma gratitude et ma reconnaissance à ma famille, principalement à mes parents Mohammed et Fadhila, mes sœurs et mon frère. Je les remercie tous pour leur support moral et leur amour. ÉLABORATION D’UNE APPROCHE DE TRAÇABILITÉ DANS LE SECTEUR FORESTIER CANADIEN Fatma MTIBAA RÉSUMÉ L’industrie forestière canadienne produit de façon durable une grande variété de produits certifiés. Cependant, le maintien de la certification initialement attribuée à un produit depuis la forêt, puis dans les diverses étapes de transformation et de distribution de la ressource jusqu’au consommateur final, est un grand défi. Les caractéristiques spécifiques pour chaque type de bois sont différentes pour chaque nœud de la chaine logistique forestière, ce qui mène à des pertes d’information et à des problèmes de synchronisation entre les différents partenaires forestiers. Cette situation génère à son tour des informations non fiables et une réduction du contrôle sur la chaine de transformation du bois. La traçabilité dans la chaine d’approvisionnement peut être une solution pour le maintien de l’information sur les produits. Elle est utilisée dans de nombreux domaines d’application, tels que le secteur forestier, l’industrie agroalimentaire, la pharmaceutique, le marché du textile, etc. Dans ce mémoire, nous avons défini une approche opérationnelle, évolutive et interopérable pour implémenter un système d’information de traçabilité dans le secteur forestier. Cette approche appelée « FTrace » utilise des technologies d’identification automatique et de capture de données. L’architecture qu’elle propose aide les acteurs de la chaine d’approvisionnement à suivre l’origine du bois, à contrôler les informations sur l’utilisation de la matière première et à retracer la transformation et le progrès de la production. Nous nous sommes basée sur la méthodologie de la science de la conception pour la réalisation de ce projet. Enfin, en vue de valider l’approche « FTrace », un prototype a été conçu et implémenté. Mots clés : Traçabilité, système d’information, chaine logistique forestière. ELABORATION OF A TRACEABILITY APPROACH IN THE CANADIAN FOREST SECTOR Fatma MTIBAA ABSTRACT The Canadian forest industry sustainably produced a wide variety of certified products. However, the maintenance of certification originally awarded to a product from the forest and in the various stages of processing and distribution to the end consumer is a big challenge. Since the specific characteristics of each type of wood is different in each node of the forest supply chain. This leads to loss of information and synchronization problems between the different forest partners. This in turn, leads to unreliable information and reduced control over the chain of wood processing. Traceability in the supply chain may be the solution for maintaining information on products throughout forest supply chain. It is used in many application area such as forestry, food processing, pharmaceutical, textile market, etc. In this project, we propose an operational approach, scalable and interoperable for implementing traceability information system architecture in the forestry wood supply called « FTrace », using automatic identification technologies and data capture. The proposed architecture will help some specific partners in the value chain to track the origin of wood, control information of raw material utilization and trace transformation and production progress. We are based on design science methodology for this project. Finally, to ensure the proper functioning of the system « FTrace », a prototype is designed and implemented. Keywords : Traceability, information system, Forest Supply chain. TABLE DES MATIÈRES Page INTRODUCTION .....................................................................................................................1 CHAPITRE 1 PROBLÉMATIQUE ET OBJECTIFS DE LA RECHERCHE .........................5 1.1 Problématique de la recherche .......................................................................................5 1.2 Objectifs de la recherche ................................................................................................7 CHAPITRE 2 REVUE DE LITTÉRATURE ............................................................................9 2.1 Introduction ....................................................................................................................9 2.2 Chaîne logistique forestière ...........................................................................................9 2.2.1 Définition .................................................................................................... 9 2.2.2 Chaîne logistique forestière canadienne ................................................... 10 2.2.3 Certifications et stratégies de développement durable .............................. 12 2.3 Traçabilité dans la chaine d’approvisionnement ..........................................................14 2.3.1 Définition .................................................................................................. 14 2.3.2 Domaines d’application ............................................................................ 15 2.3.3 Standards et législation ............................................................................. 16 2.4 Système d’information de traçabilité ...........................................................................18 2.4.1 Systèmes d’information de traçabilité dans les différents domaines d’application ............................................................................................. 18 2.4.2 Système d’information de traçabilité dans le secteur forestier ................. 21 2.5 Exigences d’un système d’information de traçabilité ..................................................24 2.5.3 Système d’identification de données ........................................................ 24 2.5.3.1 Identification par radio fréquence – RFID ................................. 24 2.5.3.2 Code-barres ................................................................................ 27 2.5.4 Standards et structure des informations échangées ................................... 28 2.6 Limites des systèmes actuels .......................................................................................30 2.7 Conclusion ...................................................................................................................33 CHAPITRE 3 MÉTHODOLOGIE DE RECHERCHE ...........................................................35 3.1 Introduction ..................................................................................................................35 3.2 Application de la méthodologie de la science de la conception ..................................37 3.3 Conclusion ...................................................................................................................40 CHAPITRE 4 ARCHITECTURE DU SYSTÈME PROPOSÉ ...............................................41 4.1 Introduction ..................................................................................................................41 4.2 Exigences d’un système d’information de traçabilité ..................................................41 4.2.1 Les types d’acteurs de la chaine forestière ............................................... 41 4.2.2 Identification du produit forestier ............................................................. 42 4.2.3 Standard et structure des informations échangées .................................... 43 4.3 Système d’information proposé dans le secteur forestier ............................................44 4.3.1 Structure du système ................................................................................. 45 XII 4.4 Architecture TIC de « FTrace » ...................................................................................46 4.4.1 La couche applicative ............................................................................... 48 4.4.2 La couche d’extraction des données ......................................................... 48 4.4.3 Le middleware .......................................................................................... 49 4.4.4 Les données forestières ............................................................................. 50 4.4.5 Le portail web ........................................................................................... 53 4.5 Conclusion ...................................................................................................................54 CHAPITRE 5 PROTOTYPAGE DU SYSTÈME DE TRAÇABILITÉ..................................55 5.1 Introduction ..................................................................................................................55 5.2 Conception de l’application de traçabilité ...................................................................55 5.2.1 Diagramme de séquence ........................................................................... 55 5.2.2 Diagramme de paquetage .......................................................................... 56 5.2.3 Diagramme de déploiement ...................................................................... 58 5.3 Principales étapes de la réalisation ..............................................................................59 5.3.1 Architecture matérielle .............................................................................. 59 5.3.2 Phase de développement de la couche applicative ................................... 60 5.3.3 Phase de développement de la couche d’extraction de données ............... 61 5.3.4 Phase de développement de la couche middleware .................................. 62 5.3.5 Phase de développement du portail web ................................................... 63 5.3.6 Généricité du système ............................................................................... 64 5.4 Conclusion ...................................................................................................................65 CONCLUSION ........................................................................................................................67 ANNEXE I EXEMPLE DE DONNÉES ÉCHANGÉES DANS LA CHAINE DE PRODUCTION FORESTIÈRE .................................................................71 ANNEXE II ENVIRONNEMENT DE TRAVAIL ........................................................73 ANNEXE III ARTICLE ...................................................................................................75 BIBLIOGRAPHIE ...................................................................................................................93 Tableau 2-1 Normes de certification forestière .......................................................................12 LISTE DES FIGURES Page Figure 1.1 Collecte et utilisation de l’information .......................................................5 Figure 2.1 Exemple de chaine logistique forestière au Canada .................................11 Figure 2.2 Architecture de système TIC .....................................................................22 Figure 2.3 Plateforme SOFIA .....................................................................................23 Figure 2.4 Système de transmission RFID .................................................................25 Figure 2.5 Code-barres 1D et Code-barres 2D : Datamatrix et QR ...........................27 Figure 2.6 Matrice de traçabilité de données de GS1 ................................................29 Figure 3.1 Processus itératif de cycle de test ..............................................................36 Figure 3.2 Méthodologie de recherche proposée ........................................................40 Figure 4.1 La chaine d’approvisionnement forestière ................................................42 Figure 4.2 Structure des informations échangées ......................................................44 Figure 4.3 Système d’information et de communication de « FTrace » ...................46 Figure 4.4 Architecture « FTrace » ...........................................................................47 Figure 4.5 Structure d’information forestière ............................................................52 Figure 4.6 Structure de base d’un document XML ....................................................53 Figure 5.1 Diagramme de séquence UML de traçabilité dans le secteur forestier – Exemple de définition de scénario ............................................................56 Figure 5.2 Diagramme de paquetage ..........................................................................58 Figure 5.3 Diagramme de déploiement .....................................................................58 Figure 5.4 Architecture matérielle de la solution ......................................................59 Figure 5.5 Exemple d’application d’affaires d’un acteur forestier .............................60 Figure 5.6 Exemple d’orchestration de processus de traçabilité ................................62 XIV Figure 5.7 Portail web de « FTrace » .........................................................................64 LISTE DES ABRÉVIATIONS, SIGLES ET ACRONYMES NBSK Northern bleached softwood kraft FSC Conseil de Soutien de la forêt CSA Canadian Standards uploads/Science et Technologie/ c-tous-droits-reserves-fatma-mtibaa-2015.pdf