identifier: Ouellet, M. (2012). Localisation de fonctionnalités par analyse statique dans du code avionique configuré dynamiquement  [Mémoire de maîtrise, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: La localisation de l'emplacement où diverses fonctionnalités d'un logiciel sont implémentées au sein du code source peut être utile à la compréhension de programme et pour diverses activités de réingénierie. Dans l'industrie avionique, la réingénierie est un sujet d'actualité puisque plusieurs systèmes logiciels doivent être modernisés. Or, cette réingénierie doit conserver la richesse algorithmique des logiciels existants. Les travaux présentés dans ce mémoire visent donc à appuyer les efforts de réingénierie en avionique via l'utilisation d'une méthodologie de localisation de fonctionnalités à partir de l'analyse statique du code source. Le principal objectif est de définir une telle méthodologie applicable à des logiciels configurés dynamiquement, type de logiciel qu'on retrouve entre autres dans l'industrie avionique. La méthodologie développée se base sur l'extraction d'un graphe de flux de contrôle représentant le code source et l'utilisation de model checking pour vérifier diverses propriétés reliées aux fonctionnalités du logiciel. Chacune des étapes de la méthodologie est automatisée, ce qui lui confère un avantage très intéressant par rapport aux autres techniques de localisation de fonctionnalités existantes. Un second objectif des recherches présentées est d'appliquer cette méthodologie sur un système de gestion de vol provenant de l'industrie avionique. Par la suite, les résultats obtenus sont interprétés afin de déterminer la distribution des différentes fonctionnalités au sein du code source de ce logiciel. Cette distribution est présentée en termes de quantité de fichiers, de blocs de code et de lignes de code reliés à chaque fonctionnalité.    La technique développée permet d'identifier le code relié à un ensemble de fonctionnalités du logiciel, ce qui serait utilisable dans une optique d'identification de produits logiciels. Les résultats obtenus peuvent donc être utilisés dans le cadre d'une réingénierie du logiciel et peuvent faciliter l'extraction d'un modèle de ligne de produits logiciels.        La méthodologie présentée ici est, à notre connaissance, la première technique automatisée de localisation de fonctionnalités basées sur l'analyse statique. Les résultats obtenus suite à l'analyse du système de gestion de vol montrent que la localisation de fonctionnalités par analyse statique du code source est possible sous certaines conditions. Diverses améliorations, telles que le traitement des pointeurs de fonctions et l'analyse de la propagation des variables, pourraient éventuellement être appliquées à la méthodologie afin d'améliorer sa précision dans certains contextes.  ABSTRACT: Locating where software features are implemented in source code can be useful to program comprehension and software reengineering. In the avionics industry, reengineering is a hot topic since many software systems need to be modernized. However, this reengineering effort must preserve existing algorithms to allow their reuse. This thesis aims to support avionics software reengineering by using a feature location methodology based on static analysis of the source code. The main objective is to define such methodology applicable in dynamically configured software, a type of software sometimes found in the avionics industry. The methodology is based on the extraction of a control flow graph representing the source code and the use of model checking to verify properties related to each feature found in the software program. Each step of the methodology is automated, which provides an interesting advantage compared to other existing feature location approaches. A second objective of the researches presented in this thesis is to apply the developed methodology on a flight management system from the avionics industry. Results are then interpreted to obtain the system features' distribution over the source code. This distribution is presented by number of files, code blocks and lines of code related to each software feature.            The developed methodology allows a user to obtain the source code related to a set of software features, which is information that could be used to identify software products. Thus, results can be used in the context of software reengineering and can facilitate the extraction of a software product line model. To the best our knowledge, the methodology presented here is the first automated feature location approach based solely on static analysis. Results from the analysis of the flight management system show that locating features using static analysis of the source code is possible under certain conditions. Some improvements, such as considering function pointers and the propagation of variables, could eventually be applied to our methodology to improve its precision in some contexts.


identifier: Peng, K. (2011). Design and Implementation of a Fuzzy Controller for Steering Microparticles Inside Blood Vessels by Using a MRI System  [Mémoire de maîtrise, École Polytechnique de Montréal].

type:
Mémoire ou thèse
NonPeerReviewed

abstract: RÉSUMÉ: Le présent mémoire porte sur l'étude de la conception et la réalisation d'un contrôleur flou avec une seule entrée et multiples sorties. Une telle étude vise à pouvoir contrôler un appareil clinique d'Imagerie par résonance magnétique (IRM) pour fournir des forces de pilotage dans le but de naviguer une microparticule ferromagnétique ou une agrégation de ces microparticules le long d'une trajectoire prédéfinis à l'intérieur du système cardio-vasculaire humaine. L'algorithme de ce contrôleur a été proposé sur un modèle mathématique du fluide dynamique, et sa validité a été vérifiée par les résultats préliminaires de simulations en 2-D générés avec les logiciels MATLAB et C++. À l'aide d'un IRM clinique, des expériences de navigation en temps réel sur des petites perles ainsi que des microparticules ont également été réalisées dans un flux pulsatile. Connexes données expérimentales peuvent prouver que, malgré certaines limites, ce type de contrôleur flou a le potentiel pour devenir le contrôleur approprié appliqué à la navigation par résonance magnétique (NRM).  ABSTRACT: In this thesis, a Single-Input-Multiple-Output (SIMO) fuzzy controller is designed to drive an upgraded clinical real-time Magnetic Resonance Imaging (MRI) machine to provide steering forces for a single microparticle and an aggregation of ferromagnetic microparticles in the human cardiovascular system according to a pre-defined pathway. Based on a fluid dynamic mathematical model, the validity of this kind of controller has firstly been tested by preliminary 2-Dimensional (2-D) simulation results with MATLAB/C++ hybrid programming. With both the beads and real microparticles, real-time experiments were also performed with simulated Magnetic Resonance (MR) sequences and 2-D pulsatile flow. Related experimental data also illustrates that, despite some limitations, this kind of fuzzy controller has the potential to be the appropriate controller for Magnetic Resonance Navigation (MRN).


identifier: Demers, J. (2012). Méthodologie de collecte et d'analyse de données sur le transport par camion en milieu urbain  [Mémoire de maîtrise, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Le transport des marchandises a toujours un rôle important à jouer dans l'acheminement des biens de consommation à la population. De plus, les camions partagent quotidiennement les routes avec les véhicules personnels. Il reste cependant difficile de recueillir des données sur les déplacements commerciaux de biens ou services. Les planificateurs de transport en milieu urbain ont besoin de ces données pour plusieurs fins, notamment pour évaluer les impacts environnementaux, économiques et sociaux du transport des marchandises et faciliter la gestion et l'entretien des infrastructures ainsi que les investissements en transport. Or, bien que le besoin soit présent, la collecte de données présente plusieurs défis à relever. Ce mémoire tente donc de proposer des outils et recommandations pour faciliter la collecte de données sur le transport des marchandises par camions en milieu urbain. Dans le cadre des travaux de recherche de la chaire Mobilité, qui vise à soutenir la mise en oeuvre de la durabilité en transport, ce projet de recherche se veut un premier pas vers la formalisation d'indicateurs permettant de témoigner du transport par camion en milieu urbain. Au niveau du transport de marchandises, la formulation de recommandations méthodologiques pour assurer la disponibilité de données pertinentes représente un des objectifs principaux de la chaire Mobilité et se trouve au centre des travaux de recherche présents dans ce mémoire. Aussi, le travail est réalisé dans l'optique d'ultimement favoriser la mesure des mouvements de camions en milieu urbain par le biais d'indicateurs clés. Le tout vise, entre autres, à acquérir une meilleure compréhension des comportements de transport, à alimenter les modèles de prévision et à soutenir le processus décisionnel. Le projet de recherche débute par l'exposition de la problématique, durant laquelle il est démontré que les données sont manquantes et que la collecte de données peut être difficile à réaliser. Une revue des écrits portant sur le sujet permet ensuite de souligner les travaux importants faits sur le sujet par d'autres auteurs et intervenants. L'exposition des constats faits par les auteurs du rapport de l'Association des Transports du Canada est combinée à une revue des caractéristiques des méthodes de collecte les plus répandues ainsi qu'à l'inventaire des expériences de collecte effectuées au Québec, le tout afin de bien cerner l'état des travaux réalisés antérieurement à propos des collectes de données sur le transport de marchandises.  ABSTRACT: Freight transportation always has a preponderant role in supplying the consumers with the goods needed in everyday life. Moreover, trucks share the roads on a daily basis with personal vehicles. However, it still remains difficult to collect data on commercial truck movements. Transportation planners at the urban level need those data for many purposes, particularly to evaluate environmental, economic and social impacts of transportation, also to facilitate infrastructures' management and maintenance as well as transportation projects' funding. Although the need is well present, data collection on the matter of urban trucking freight transportation faces several challenges. This research tries so forth to propose tools and recommendations to ease the data collection on urban trucking freight transportation. As part of the research work of the Mobilité chair, aiming the evaluation of sustainability in transportation, this research project is intended as a first step towards the formalization of keys indicators on urban trucking transportation. The formulation of methodological recommendations to ensure the availability of relevant data represents one of the main objectives regarding freight transportation and is at the heart of research work presented in this memoir. Research work is also conducted from the perspective of ultimately foster the measurement of urban trucking movements via key indicators. It is, as a whole, intended, among others, to acquire a better understanding of transportation behaviors, to supply prevision models and to support decision making. The research project starts by exposing the problematic, during the course of which is demonstrated that data is lacking and that data collection can be difficult to realize. A review of the literature on the topic will then allow pointing out important work done on the topic by other authors and stakeholders. Displaying the observations made by the Transportation Association of Canada authors will combine with a review of characteristics for the most common data collection methods and an inventory of data collection experiences made in Québec. As a whole, it will allow to define the state of the art of work realized previously about freight transportation data collection.


identifier: Séoud, L. (2012). Analyse de la relation entre les déformations scoliotiques du tronc et celles des structures osseuses sous-jacentes  [Thèse de doctorat, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: La scoliose idiopathique adolescente est une déformation tridimensionnelle complexe de la colonne vertébrale et de la cage thoracique qui entraine des déformations visibles à la surface du tronc. On remarque généralement une asymétrie des épaules, des omoplates, de la taille et du bassin ainsi qu'une bosse dans le dos. Ces déformations esthétiques constituent, d'une part, les premiers signes d'une scoliose, et d'autre part, la principale préoccupation des jeunes patients qui voient leur corps se développer différemment des jeunes de leur âge. Les outils cliniques utilisés pour quantifier les déformations du tronc, comme le scoliomètre ou le fil à plomb, sont peu fiables. C'est pourquoi, aujourd'hui, l'évaluation de la scoliose repose principalement sur des radiographies de face et de profil du tronc complet. Celles-ci permettent d'apprécier le type de courbure rachidienne et de quantifier son degré de sévérité, en fonction de quoi une stratégie de traitement sera décidée. Cependant, une exposition répétée des patients aux rayons X peut entrainer des effets indésirables sur leur santé. De plus, ces paramètres radiographiques ne permettent pas de documenter les déformations esthétiques. Cette différence notable entre ce que le patient perçoit, et ce que le clinicien est capable d'évaluer, peut mener à l'insatisfaction des patients suite au traitement. Comparativement aux radiographies, la surface du tronc reconstruite par les systèmes de numériseurs optiques 3D représente mieux les déformations que les patients observent et dont ils se soucient principalement, comme la gibbosité. De plus, l'absence de rayonnement ionisant est un avantage majeur de ces systèmes optiques, qui favorise une évaluation aussi fréquente que souhaité. Toutefois, l'absence de consensus sur un ensemble de mesures des déformations de la surface du tronc fait en sorte qu'elles restent encore considérées comme secondaires dans l'évaluation clinique; pourtant elles sont au coeur des préoccupations des patients. De cette double problématique, découle la question de recherche globale de cette thèse : comment compléter, voire remplacer, les évaluations clinique et radiographique actuelles de la scoliose par de l'information quantitative obtenue de manière non irradiante et qui permet de prendre davantage en considération les préoccupations des patients par rapport à leurs déformations esthétiques du tronc ? Parmi les premiers signes de scoliose, la gibbosité est une déformation esthétique qui ne peut être évaluée sur des radiographies, ni sur une reconstruction 3D de la colonne vertébrale.  ABSTRACT: Adolescent idiopathic scoliosis is a complex three-dimensional deformation of the spine and rib cage which leads to visible deformations at the trunk surface. The first signs of scoliosis include a hump on the back, a lateral shift of the trunk and asymmetries of the shoulders, the scapula, the waist and the hips. These esthetic deformities constitute major concern of patients and the reason for which they seek treatment. Currently, the tools available in clinical practice to quantify trunk deformations have limited reliability. For this reason, current scoliosis assessment is mainly based on frontal and lateral radiographs of the entire spine. These images allow clinicians to determine the type of the spinal curvature and its severity, according to which the treatment strategy is decided. However, the repeated exposure of patients to X-ray radiation can be harmful. Moreover, these radiographic measures do not give an indication as to the esthetic deformities of the trunk. This significant difference between what patients perceive and what clinicians are able to evaluate can lead to patient dissatisfaction following treatment. Compared to X-rays, the trunk surface acquired and reconstructed in 3D using optical digitizers better represents the deformations that patients observe and are primarily concerned with, such as the rib hump. In addition, the major advantage of these optical systems is their lack of ionizing radiation, thus allowing for a more frequent scoliosis assessment when compared to X-rays. However, there is currently no consensus on a set of indices that optimally quantifies trunk surface deformations. For this reason, trunk surface indices are still considered as secondary in the clinical evaluation, even though they are at the heart of the patients' preoccupations. These problems lead to the main research question of this thesis: How can we complete, or even replace, the current clinical and radiographic evaluations of scoliosis with quantitative information obtained without ionizing radiation that takes more into account the patients' concerns about their cosmetic trunk deformities? Among the first signs of scoliosis, the rib hump is a cosmetic deformity that cannot be assessed on radiographs, nor on a 3D reconstruction of the spine. It is mainly associated with rib cage deformity. It is therefore intuitive to suppose that the axial rotations of the ribs and of the back surface are highly correlated. Nevertheless, previous works have failed to demonstrate a strong relationship between these measurements. This might be explained by the limited accuracy of the technique used for the 3D reconstruction of the ribs. Consequently, in this work, a novel method


identifier: Jocelyn, S. (2012). Identification et réduction du risque pour les interventions de maintenance et de production sur des presses à injection de plastique en entreprises  [Mémoire de maîtrise, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Dans le secteur de la plasturgie, les presses à injection de plastique horizontales, quoiqu'essentielles à la production de nombreuses pièces en plastique, occasionnent malheureusement des accidents du travail (ex. : amputations, écrasements de parties corporelles) pouvant aboutir à des décès. Les risques liés à ces machines se voient augmentés lorsqu'elles sont utilisées avec des équipements périphériques (ex. : robots, convoyeurs, escabeaux). Cette étude vise à identifier les risques auxquels sont exposés les travailleurs lors des interventions de maintenance et de production dans la zone du moule de presses à injection de plastique horizontales ayant des équipements périphériques. L'étude vise également à identifier les moyens de réduire ces risques, afin d'en évaluer les principes en matière de sécurité. Dans le cas des moyens de réduction du risque faisant appel à des fonctions de sécurité, l'étude sensibilise l'intégrateur et le concepteur à l'importance d'adapter la fiabilité de la fonction de sécurité au niveau de réduction du risque requis. Cette sensibilisation se fait à travers une démarche de validation a posteriori du circuit de commande d'une fonction de sécurité d'une presse à injection de plastique horizontale. Quant aux risques et moyens de réduction du risque, ils sont d'abord étudiés dans le cadre d'une revue de littérature, puis lors de quatre visites en usines. Les risques répertoriés dans la revue de littérature ne sont pas toujours associés à un contexte (c.-à-d., la tâche réalisée). Si le contexte est précisé, la description du risque gravite toujours autour de la presse ou de l'équipement périphérique. Cependant, lors d'une intervention sur une machine, on ne s'expose pas uniquement aux risques générés par cette machine, mais également aux risques provenant des autres éléments de la situation de travail (ex. : le lieu de travail, l'organisation). Alors, cette étude propose de réduire les risques liés à ces presses et leurs équipements périphériques, dans un contexte de maintenance et de production dans la zone du moule, en considérant l'ensemble de la situation de travail. De plus, l'étude porte un regard sur les pratiques en matière d'intégration de parties de systèmes de commande relatives à la sécurité et à la coordination « presse-périphérique(s) », ainsi que les difficultés d'appliquer des prescriptions normatives lors de l'intégration, car dans la littérature, l'aspect intégration d'équipements périphériques au système de commande de ce type de presse n'est pas abordé.  D'une manière générale, il est ressorti que les méthodes de travail utilisées pour intervenir dans la zone du moule consistent en :  • l'usage de fonctions de sécurité liées à des protecteurs ou dispositifs de protection, lors de la production, ainsi que du polissage du moule et de son nettoyage (maintenance préventive) ; • l'application du cadenassage, lors des réparations de la presse (maintenance corrective). Les risques identifiés et les moyens de les réduire éclaireront les employeurs et les travailleurs du secteur de la plasturgie, dans leur exercice de prévention des accidents du travail. La démarche de validation a posteriori d'une fonction de sécurité (moyen de prévention intrinsèque) guidera les intégrateurs et concepteurs dans leur exercice de validation du circuit de commande d'une fonction de sécurité, tout en soulevant les difficultés de la démarche, celle-ci étant transposable à d'autres machines automatisées. Certaines difficultés de la démarche, tout comme celles qu'éprouvent les intégrateurs (électromécaniciens) rencontrés lors des visites, montrent qu'une norme en validation a posteriori simple à appliquer est requise plutôt qu'une norme de conception compliquée pour les intégrateurs du terrain. En effet, ces intégrateurs trouvent difficile de comprendre les normes actuelles de conception de systèmes de commande relatifs à la sécurité ou de les appliquer à de la validation a posteriori d'une fonction de sécurité.  ABSTRACT: Even if horizontal injection molding machines are essential to the plastic industries, unfortunately, they can cause injuries to the workers (e.g. amputations, crushing of body parts). Those injuries can lead to death. The risks related to those machines are increased when they are used with auxiliary equipments such as robots, conveyors and stepladders. The aim of this study is to identify the risks to which workers are exposed during maintenance and production operations in the mold area of horizontal molding machine used with auxiliary equipments. Another aim of this study is to identify the means of reducing the risks to evaluate them on a safety aspect. In the case of security functions which are used as means of reducing the risks, this study increases integrators and designers' awareness of the importance of having a reliability that fits the required safety level. This is done through a retroactive validation process of the control circuit of the safety function on a horizontal injection molding machine. The risks and the means of reducing the risks are first looked in a literature review then, during four visits in plastic industries. The risks mentioned in the literature review are not always mentioned in a context (i.e. the operation involved). When the context is mentioned, the risk explained always refers to the molding machine or its auxiliary equipment. However, during an operation on a machine, we are not only exposed to the risks regarding this machine, but also to those relevant to the other components of the work situations (e.g. location, organization). Thus, this study advises to reduce the risks related to these molding machines and their auxiliary equipment, within the maintenance and production context in the mold area, by taking into account the whole work situation. Moreover, since the integration aspect of auxiliary equipments to the control system is not mentioned in the literature, this study takes a look at: • the practices regarding integration of safety- related parts of control systems and the coordination between the molding machine and its auxiliary equipments; • the difficulties of applying standards requirements during integration.  Broadly speaking, it turned out that the work methods used to operate in the mold area are: • the use of security functions related to guards or protective devices, during production, as well as mold polishing and cleaning (preventive maintenance); • lockout procedure, when repairing the molding machine (corrective maintenance). The identified risks and the means to reduce them will help employers and workers of the plastic industries in prevention of work injuries. The retroactive validation process of a security function (intrinsic prevention) will guide integrators and designers in the validation of control circuit of a security function, while highlighting the difficulties of the process. The suggested retroactive validation process is applicable to other automated machines. Some difficulties of the process as well as the challenges faced by the integrators (electromechanical workers) met in the visited enterprises show there is a need of having a retroactive validation standard easy to follow, rather than a design standard difficult to be used by the integrators of those enterprises. Indeed, those integrators often find difficult to understand the existing design standards regarding safety-related control systems, or to use them to a retroactive validation of a safety function.


identifier: Dagenais, M. (2012). Analyse exploratoire des impacts et des facteurs de succès de l'implantation de l'approche Lean dans deux centres hospitaliers universitaires québécois  [Mémoire de maîtrise, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Le système de santé québécois est souvent critiqué dans les médias d'information pour ses dépenses élevées, sa pénurie de main-d'œuvre ainsi que son manque de performance. Pour améliorer la productivité du système, le gouvernement du Québec décrivit dans son Budget 2010-2011 qu'une nouvelle approche nommée Lean ou Lean Healthcare serait instaurée dans plusieurs établissements de santé. Cette approche a pour origine l'entreprise automobile japonaise Toyota. Elle est utilisée depuis 2008 au Québec dans plusieurs centres hospitaliers et vise l'amélioration continue des processus en éliminant les gaspillages. Une revue de la littérature sur le Lean a permis d'en apprendre plus sur cette approche, particulièrement sur son implantation dans le milieu de la santé. L'approche Lean permettrait plusieurs améliorations, comme la diminution des coûts, des temps d'attente, des déplacements, des erreurs et des inventaires, en plus d'améliorer la satisfaction au travail, la qualité des soins ainsi que la productivité. Plusieurs facteurs de succès doivent être pris en compte lors de son implantation, soit impliquer différents acteurs, travailler en équipe, amener de l'expertise Lean, former les employés, définir des objectifs réalisables, communiquer les informations sur le projet et gérer le changement. Bien que le Lean soit décrit comme un succès par plusieurs auteurs, d'autres critiquent cette approche au niveau du manque de durabilité ainsi que de l'augmentation des risques pour la santé et sécurité au travail des employés. Un manque de diffusion des données sur le Lean en santé au Québec a aussi été dénoncé. Pour contribuer à combler ce manque de diffusion des données dans la littérature, la recherche entreprise a permis de documenter et d'analyser le contexte, les impacts ainsi que les facteurs de succès de l'implantation de l'approche Lean dans le système de santé québécois. Deux centres hospitaliers universitaires québécois ont été sélectionnés afin de faire des études de cas exploratoires sur deux projets ayant utilisé l'approche Lean, un en pré-implantation et un en post-implantation. C'est à l'aide d'entrevues, d'un questionnaire ainsi que de documentations fournies par les hôpitaux que les données sur les projets étudiés ont été collectées. les études de cas effectuées ont permis de déterminer que plusieurs améliorations locales semblent possibles à la suite de l'utilisation d'outils Lean. Malgré ces bénéfices, plusieurs conditions de travail n'ont pas été améliorées et plusieurs employés des deux projets vivent de la tension au travail. Ces facteurs peuvent causer du stress, diminuer la performance et augmenter les risques pour la santé et sécurité au travail des employés. Les changements instaurés lors du projet en post-implantation semblent durables. Toutefois, les deux projets n'envisagent pas l'implantation d'indicateurs de performance à long terme, de façon à ne pas surcharger les équipes de travail. Finalement, plusieurs facteurs de succès ont été ciblés, comme la présence d'expert Lean à l'interne ainsi qu'une stratégie de gestion de changement dans le cadre des deux projets étudiés. Certains facteurs de succès sont toutefois à améliorer, comme une communication à tous les employés tout au long du projet, une formation pour tous les employés ainsi que l'implication de tous les employés et les quarts de travail. Trois recommandations ont été émises pour améliorer la tenue de projet Lean dans le milieu de la santé québécois. Premièrement, les projets utilisant l'approche Lean devraient être entrepris suivant l'élaboration d'une vision systémique de changement, soit déterminer les objectifs de l'ensemble de l'organisation de santé avant d'appliquer les outils Lean dans un département ciblé. Deuxièmement, il est important d'intégrer au projet Lean des objectifs en lien avec la diminution des risques pour la santé et sécurité au travail des employés et donc l'amélioration des conditions de travail. Finalement, les facteurs de succès énoncés doivent être mis en place lors de tout projet Lean de façon à maximiser les chances de succès du projet, sa durabilité et la création d'une culture d'amélioration continue. La recherche actuelle a permis de contribuer à la documentation par des données descriptives de l'implantation du Lean dans le système de santé québécois. Elle permet d'aider les organisations de santé désirant effectuer de futurs projets Lean. Plusieurs recherches peuvent être entreprises à la suite de cette recherche exploratoire. Notamment, il serait intéressant d'étudier un même projet Lean à plusieurs stades pour en étudier l'évolution. De plus, les constats énoncés dans ce mémoire pourront servir de base pour une future étude exhaustive des projets Lean au Québec, lors par exemple d'une enquête par questionnaire.» et «  ABSTRACT: Quebec's healthcare system is often criticized in the news media for its high expenses, shortage of professionals and lack of performance. To improve the system's productivity, the Government of Quebec decided in his 2010-2011 Budget to introduce a new approach in many healthcare facilities named Lean or Lean Healthcare. This approach originates from the Japanese automaker Toyota. It has been implemented in many hospitals in Quebec since 2008 and aims to improve processes by eliminating waste.  A literature review on Lean has been done to gather more information about this approach and its applicability in healthcare. It was found that Lean could be used to diminish costs, unnecessary movements, errors and inventories, and also improve work satisfaction, quality of care and productivity. Different success factors were identified like involving all professionals, working in teams, bringing Lean expertise, training all employees, defining realistic objectives, communicating all information about the project and managing change. Lean is described as a successful approach to improve processes by many authors. On the other hand, many critiques have been made on Lean's lack of durability and increase of health and safety risks for employees. There is also a lack of dissemination of information on Lean Healthcare in Quebec. To improve the dissemination of information on Lean Healthcare in Quebec, a research has been done. The goal of this study was to document and analyse the context, impacts and success factors of Lean implementation in Quebec's healthcare system. Two exploratory case studies were done in two university health centers, one before and one after the implementation of Lean. Data was collected using a questionnaire, interviews and internal documentations. It was found in both case studies that the use of Lean tools could improve many aspects of the work locally in a department. On the other hand, various work conditions were not improved and many employees were experiencing job strain. Those factors could lead to stress, a decrease of performance and an increase of health and safety risks for employees. Changes that were made during the project after implementation seemed durables. However, both hospitals did not plan to implement long-term key performance indicators, to prevent work overload for both clinical teams. Finally, different success factors were identified, like the presence of a Lean expert and a change management strategy for both projects. Other success factors need to be improved, like communicating information equally to every employee, training all employees on Lean and involving every employee in every shift. Three recommendations were made to improve future Lean implementations in Quebec's healthcare system. First of all, Lean projects and the use of Lean tools should be done locally in departments only after the definition of Lean objectives for the whole organization. Secondly, a Lean project should integrate objectives to increase the work conditions of employees, preventing the increase of health and safety risks. Finally, the different success factors identified should be in place for every Lean project to maximise the success of the project, its durability and the creation of a continuous improvement culture. This research contributed to document Lean in Quebec's healthcare system using descriptive data. It can help other healthcare facilities wishing to implement Lean projects in the future. Many other studies could be done after this exploratory research. It would be of interest to study the evolution of one Lean project at different phases. Also, the observations reported in this research could be used in an exhaustive review of Lean projects in Quebec, using a survey questionnaire.


identifier: Javadi, N. (2012). Étude expérimentale de l'initiation de la rupture des digues en enrochement par surverse  [Mémoire de maîtrise, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: L'enrochement est le matériau de construction le plus abondant. Il est souvent utilisé pour la rétention de l'eau sous différents contextes, tels que les barrages, les digues ou les systèmes de drainage. À cause des changements climatiques, on pourrait assister à des augmentations de niveau d'eau dans les réservoirs en amont de ces ouvrages. La hausse des niveaux d'eau mettra en danger la stabilité des ouvrages en enrochement, qui ne sont pas capables de supporter de forts débordements, ainsi que la vie des habitants à leurs proximités. Ce travail de recherche s'intéresse au développement d'une relation empirique qui permet de déduire la hauteur d'eau critique de surverse par-dessus la crête à partir des paramètres géométriques et physiques de digues. De plus, afin d'estimer le débit s'écoulant à travers les enrochements, qui sont constitués de matériaux très perméables où le régime d'écoulement est généralement turbulent et la relation de Darcy n'est pas applicable, il a été nécessaire de bien analyser les phénomènes hydrauliques dans une digue expérimentale. Dans le but d'atteindre les objectifs visés, dans un premier temps, des essais ont été réalisés dans le canal hydraulique du laboratoire hydro-environnemental de l'École Polytechnique de Montréal sur un modèle de digue en enrochement avec un noyau étanche intégré. À l'aide de ces essais, l'initiation de la brèche dans la couche d'enrochement de la digue, sous l'influence de différentes variables, telles que la granulométrie de l'enrochement, la pente du parement aval et la pente du lit du canal a été étudiée. Les résultats ont révélé des tendances linéaires d'une part entre la hauteur critique de surverse et la pente du parement aval et d'autre part entre cette hauteur critique et la pente du lit. Par ailleurs, une tendance de type puissance a été observée entre la hauteur critique de surverse et la granulométrie de l'enrochement. Ces résultats ont permis de développer la relation empirique recherchée. Dans un deuxième temps, une revue de littérature a permis d'analyser les formules empiriques les plus utilisées pour caractériser la relation non-linéaire entre le gradient hydraulique et la vitesse d'infiltration d'écoulement dans les enrochements. Ces formules permettent de déterminer le débit d'infiltration correspondant aux flux nets passant à travers la digue. Pour chacune de ces relations empiriques, certains paramètres caractérisant l'enrochement doivent être déterminés, tels que le rayon hydraulique moyen, la porosité et la granulométrie.  ABSTRACT: Rockfill is the most abundant building material. It is often used for water retention under different contexts, such as dams, embankments or drainage systems. Climate change may cause water level rising in reservoirs. As rockfill structures are not able to resist strong overtopping flow, rising water levels will constitute a danger for rockfill dam stability as well as for people living nearby. This work aimed the development of an empirical formula that allows calculation of critical water level of overflow at the crest from dam geometrical and physical parameters. Since rockfill is a highly permeable material where flow regime is usually turbulent, the common Darcy's relationship cannot be applied to estimate flow rate through it. Therefore, it was necessary to investigate the hydraulic phenomena in a laboratory dam model to accurately estimate flow rate through rockfill. To achieve these objectives, during the first part of this work, several experimental tests on a rockfill dam model with impervious core were conducted in the hydraulic channel of the hydro-environmental laboratory at the École Polytechnique of Montréal. The purpose of these tests was to study the initiation of riprap failure under the influence of different variables, such as rock size, riprap bank downstream side slope and bed slope. Results showed linear trends between critical water level and both downstream side slope and bed slope. Also, a power trend was observed between critical level and riprap grain size. The formula to calculate the critical water level of overtopping was developed from these results. In a second step, a literature review aimed at analyzing the empirical relationships commonly used to characterize the nonlinear relationship between bulk velocity and hydraulic gradient. These relationships are essential to determine the infiltration rate corresponding to the net flows passing through the dam. These empirical relationships contain parameters characterizing the embankment material, such as mean hydraulic radius, porosity and particle size. To choose a suitable relationship to describe the flow through the experimental dam, two types of permeability tests were performed. The first one is a unidirectional flow test through rockfill in a permeameter, while the second test is based on the analysis of bidirectional flow through the experimental dam with an impervious core constructed with the same rocks.


identifier: Desbiens-Blais, F. (2012). Approche intégrée de conception biomécanique de corsets pour le traitement de la scoliose idiopathique de l'adolescent  [Mémoire de maîtrise, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: La scoliose idiopathique de l'adolescent (SIA) génère des déformations complexes tridimensionnelles (3D) de la colonne vertébrale, de la cage thoracique et du bassin. De 3 à 4 % de la population est atteint par cette maladie, principalement des filles adolescentes durant leur poussée de croissance. Cette pathologie peut mettre en danger la santé de l'individu, advenant une progression de la déformation du rachis. Dans ces cas, une chirurgie, permettant de redresser la colonne vertébrale grâce à des tiges et vis métalliques, est nécessaire. Cette chirurgie est très invasive et comporte certains risques (notamment vasculaire et nerveux). Des traitements moins invasifs sont disponibles pour prévenir la progression des courbures. Pour des courbures moyennes, un traitement par port de corset (orthèse pour le tronc) est généralement utilisé. Le corset de Boston est le traitement standard utilisé en Amérique du Nord. Sa conception est effectuée de façon empirique à l'aide de l'évaluation de radiographies. Il existe d'autres types de corsets disponibles sur le marché. Seulement, leur efficacité est variable et imprévisible. Cette grande variété de concepts de corset est dû au fait que l'action biomécanique de la correction des corsets est méconnue. Une plateforme, assistée par ordinateur, de conception de corset a été créée à la suite de travaux précurseurs sur le développement d'un modèle par éléments finis (MEF) du tronc humain. Cette plateforme permet d'effectuer la conception d'un corset à l'aide d'un outil de conception assistée par ordinateur (CAO) ainsi que de simuler son installation sur le MEF du tronc. La simulation permet de prédire l'efficacité immédiate du corset avant sa fabrication. Celui-ci peut dès lors être itérativement amélioré à l'aide de cet outil, jusqu'à ce que l'efficacité du corset soit jugée suffisante. Le corset peut alors être fabriqué avec un système de fabrication assistée par ordinateur (FAO) lié à une fraiseuse numérique 3D. Cette plateforme permet la rationalisation de la conception de corset. Cet outil a besoin de validation clinique afin d'être utilisé pour créer des corsets efficaces de façon constante. L'objectif de cette étude était de vérifier la faisabilité d'utiliser la nouvelle plateforme de conception pour fabriquer des corsets pour les patients SIA. L'efficacité des nouveaux corsets a été comparée ensuite aux prédictions de la simulation ainsi qu'à un système de corsets standards. Deux corsets ont été fabriqués pour six patients SIA. Le premier corset a été créé à l'aide de la nouvelle plateforme de conception (Nouveau Corset). Ce dernier est basé sur une reconstruction  ABSTRACT: Adolescent idiopathic scoliosis (AIS) generates complex tridimensional deformities of the spine, rib cage and pelvis. It affects around 3-4% of the population, mainly female adolescents during their growth spurt. This pathology can be health threatening. If severe spinal curvature progression occurs, a surgery is necessary to straighten the spine using metal rods and screws. This surgery is very invasive and involves certain risks (mainly vascular and nervous). Conservative treatments are available to prevent curve progression. For moderate curves, braces (torso orthosis) are generally used as treatment. The standard brace used in North America is the Boston brace system. Its design is currently done mostly empirically based on assessments of radiographs. Other brace designs are available on the market; however their efficacy is variable and unpredictable. This wide brace design variety is due to the fact that brace biomechanical actions are not fully understood. Based on previous work on the development of a personalized finite element model (FEM) of a human torso, a computer assisted brace design platform was created. This platform allows brace design through Computer Assisted Design (CAD) and brace installation simulation on the FEM of the trunk. The simulation allows predicting initial brace efficacy, prior to the brace fabrication. The brace design can be iteratively improved using this tool until brace efficacy is considered sufficient and the brace can be fabricated using Computer Assisted Manufacturing (CAM) linked to a 3D carver. This platform permits the rationalization of brace design. This tool needs to be clinically validated to be used to create consistently efficient braces for clinical use. The objective of this study is to assess the feasibility of using the new design platform to build braces for AIS patients. The effectiveness of the braces issued from this process need to be compared to the predicted outcome of the simulations and to a standard bracing system. To do so, two braces were fabricated for six AIS patients. The first brace was created using the new design platform (NewBrace). The latter is based on a 3D reconstruction of the spine, pelvis and rib cage of each patient, computed from bi-planar (postero-anterior and lateral) calibrated radiographs. The external torso surface geometry is acquired using a surface topography technology (Moiré fringe digitization system). The internal and external geometries are registered together using radiopaque markers and the registered geometries are converted to a biomechanical FEM. This model is used to virtually correct the spinal deformities in the


identifier: Ma, L. Y. (2012). Traitement et analyse d'images stéréoscopiques avec les approches du calcul générique sur un processeur graphique  [Mémoire de maîtrise, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Étant donné une paire d'images stéréoscopiques, il est possible de calculer une carte de disparité dense qui encode les correspondances par pixel entre deux vues d'une même scène. Étant donné les paramètres de calibration d'une paire d'appareils photo, il est possible de transformer une carte de disparités en une carte de profondeur. Il existe de nombreuses applications allant de la robotique et de l'interaction humain-machine à la photographie 3D qui peuvent bénéficier de l'utilisation de cartes de disparité précises. Nous nous  intéressons à la production de cartes de disparité de haute qualité à partir d'images stéréo pour des applications à temps réel ou dans un ordre de grandeur de temps réel par rapport au nombre d'images par seconde pour des vidéos typiques si un traitement hors ligne est acceptable. Nous avons donc étudié de possibilités d'accélérer de divers calculs clés nécessaires pour produire des cartes de disparité à partir d'images stéréoscopiques.   Tout d'abord, nous explorons le potentiel de détecter les disparités incompatibles avec un calcul rapide sur les images en basse définition et d'une vérification de consistance basée sur la comparaison entre une paire de cartes de disparité de gauche à droite et de droite à gauche. L'idée est que les disparités incompatibles sont susceptibles de contenir des erreurs. Puis nous évaluons le potentiel d'appliquer de calculs sélectifs en employant les images stéréoscopiques de plus haute définition afin de réduire les erreurs tout en évitant de calculs coûteux sur les images stéréoscopiques en plus haute définition tout entières. Nous avons aussi introduit une méthode d'interpolation simple et rapide qui est capable d'améliorer la qualité d'une carte de disparité si la densité de pixels consistants est élevée. Des travaux récents ont montré que la qualité d'une carte de disparité peut être améliorée en combinant différentes mesures de distance. Nous explorons une fonction de combinaison simple pour la somme des différences au carré et les distances de Hamming entre les blocs d'image représentés par la transformation Census. Nous montrons que cette technique de combinaison peut produire d'améliorations significatives quant à la qualité de carte de disparité. Nous explorons aussi des approches fondées sur la combinaison des deux mesures et la combinaison d'utilisation d'imageries en haute et basse résolutions de manière sélective.   Nous montrons aussi comment l'essence de méthodes populaires et d'état de l'art d'inférence semi-globale peut être formulée en utilisant des modèles de Markov cachés. Cela nous permet de généraliser les approches semi-globales à des modèles plus sophistiqués tout en ouvrant la porte aux paramètres des modèles d'apprentissage en utilisant des techniques du maximum de vraisemblance. Pour accélérer les calculs, normalement nous avons employé le calcul générique sur un processeur graphique (GPGPU). En particulier, nous avons implémenté en OpenCL une variation de la mise en correspondance par bloc basée sur la somme des différences au carré et présenté une version corrigée de l'implémentation de l'algorithme Viterbi en OpenCL qui était fournie dans un kit de développement logiciel de GPU.  ABSTRACT: Given a pair of stereo images it is possible to compute a dense disparity map which encodes the per pixel correspondences between views. Given calibrated cameras it is possible to transform a disparity map into a depth map. There are many applications ranging from robotics and human computer interaction to 3D photography that benefit from the use of precise disparity maps. We are interested in producing high quality disparity maps from stereo imagery as quickly as possible for real-time applications or within an order of magnitude of real-time for typical video rates for applications where off-line processing is acceptable. We therefore explore the problem of accelerating various key computations needed to produce disparity maps from stereo imagery.   First, we explore the potential of detecting inconsistent disparities with fast but low resolution comparisons and a consistency check based on comparing left to right and right to left disparity maps. The idea is that inconsistent disparities are likely to contain errors. We then evaluate the potential of selectively applying computation using higher resolution imagery in order to reduce errors while avoiding expensive computations over the entire high resolution image. We also introduce a simple and fast interpolation method that is capable of improving the quality of a disparity map if the density of consistent pixels is high. Recent work has shown that disparity map quality can be also be improved by combining different distance metrics. We explore a simple combination function for sum of squared difference and Hamming distances between image blocks represented using the Census transform. We show that this combination technique can produce significant improvements in disparity map quality. We also explore approaches based on both combining metrics and selectively combining high and low resolution imagery.   We also show how the essence of popular, state of the art semi-global inference methods can be formulated using hidden Markov models. This allows us to generalize semi-global approaches to more sophisticated models while also opening the door to learning model parameters using maximum likelihood techniques. To accelerate computations generally we use general purpose graphical processing unit (GPGPU) computing. In particular, we have implemented a variation of sum of squared difference block matching in OpenCL and present a corrected version of an OpenCL Viterbi algorithm implementation that was provided in a GPU software development kit.


identifier: Hosseini, S. M. S. (2012). Detection of Hidden Corrosion by Pulsed Eddy Current Using Time Frequency Analysis  [Thèse de doctorat, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: En augmentant le nombre de demandes de voyages par l'intermédiaire des lignes aériennes, on augmente ainsi le nombre d'avions et par conséquent le nombre d'avions vieillissants en service. Dans l'industrie aérospatiale, comme pour d'autres industries de transport, l'existence des défauts dans les véhicules et la capacité de trouver ces défauts peuvent faire la différence entre la vie et la mort. De ce fait, les méthodes d'essais non destructives sont périodiquement appliquées pour inspecter les composantes d'avions avant qu'elles soient assemblées et également durant toute leur durée de vie. Les composantes d'avions sont conçues pour être aussi légères que possible afin de supporter les charges relativement élevées à leur force matérielle. Cela signifie qu'une petite défaut paille peut causer de grandes ruptures dans le fuselage ou les moteurs de ces avions. La fatigue et la corrosion sont les deux principales causes des défaillances d'avions en service. Plusieurs méthodes d'essais non destructives sont habituellement appliquées pour inspecter les composantes d'avions lorsqu'elles sont en opération. Ces méthodes sont l'ultrason, les courants de Foucault, le liquide pénétrant, le rayonnement et l'inspection magnétiques des particules. La nature électromagnétique de l'essai des courants de Foucault fournit une grande pénétration des fuselages d'avions et donne de riches informations de l'intérieur de la structure de l'échantillon inspecté. Par conséquent, cette méthode est présentée comme l'une des méthodes d'inspection les plus puissantes dans l'industrie aéronautique. La limitation principale des essais par les courants de Foucault est que cette méthode a besoin d'un inspecteur professionnel et que seulement les matériaux conducteurs peuvent être inspectés par ces essais. Par contre, les tests des courants de Foucault n'ont besoin d'aucun contact physique avec la surface inspectée, ce qui leur donne un grand avantage par rapport aux autres essais non destructifs employés dans l'industrie aéronautique. Deux types d'inspection ont été développés concernant les tests par les courants de Foucault : les tests par les courants de Foucault conventionnels et les tests pulsés. Dans les tests de courant de Foucault conventionnels, la sonde est excitée avec un signal sinusoïdal harmonique aux fréquences uniques ou à fréquences multiples pour étudier les signaux transitoires de courant de Foucault. Contrairement aux essais conventionnels, les essais par les courants de Foucault pulsés appliquent à la place une excitation sous forme d'impulsion carrée ou sinusoïdale et la bobine de la sonde est excitée par des impulsions répétitives à large bande.  ABSTRACT: The increasing demand for air travel has led to an increased number of aircraft in service. A large number of aging aircraft continue to fly. In the aerospace industry, as with other transportation industries, the occurrence of defects in vehicles and the ability to find these defects can make the difference between life and death. For this reason, non-destructive testing methods are periodically applied to inspect aircraft components before they are assembled and also throughout their service life. Components of aircrafts are designed to be as light as possible and also carry very high loads relative to their material strength. This means that a small flaw can cause a major failure in an aircraft fuselage or engine. Fatigue and corrosion are two main causes of failure in aircraft. Several non-destructive testing methods are typically applied to inspect aircraft components while they are in service. These methods are ultrasound, eddy current, liquid penetrate, radiation and magnetic particle inspection. The electromagnetic nature of eddy current testing provides deeper penetration through the aircraft fuselage and brings out rich information describing the interior structure of the inspected sample. Therefore, this method is a powerful inspection method that can be applied in the avionic industry. The main limitations of eddy current testing are that a professional inspector is required to use the method and only conductive materials can be inspected. On the other hand, the main advantage of eddy current testing compared to other non-destructive methods is that it needs no physical contact with the surface. Two types of inspection have been developed in eddy current testing; conventional eddy current and pulsed eddy current. In conventional eddy current testing, a probe is excited with a harmonic sinusoidal signal at a single frequency or multi frequencies to study transient eddy current signals. In contrast to the conventional eddy current method, the pulsed eddy current testing method applies square or sinusoidal shaped pulse excitation and the probe's driving coil is excited by repetitive broadband pulses. This thesis reports development of an automatic inspection method incorporating pulsed eddy current testing to determine the position and size of flaws buried in an aluminum double-layer structure and also to measure thickness variation in an aluminum single-layer system. Three main aspects are presented; building up a pulsed eddy current setup with all the components to acquire signals from defected samples, applying new signal processing and treatment methods using time-frequency distributions to reveal hidden information from the acquired pulsed eddy current system and applying artificial intelligence methods to minimize human interference in estimating and determine the defect distribution in aircraft fuselages. Inspection in the aerospace industry is a sensitive case and a non-destructive method must be accurate and reliable for aircraft inspection.


identifier: Trentin, D. (2012). Design and Architecture of a Hardware Platform to Support the Development of an Avionic Network Prototype  [Mémoire de maîtrise, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: en français La récente évolution des architectures des systèmes avioniques a permis la création de réseaux avioniques modulaire embarqués (IMA) et  l'augmentation du nombre de systèmes embarqués numériques dans chaque avion. Cette transition vers une nouvelle génération d'avions plus électriques permet une réduction du poids et de la consommation énergétique des aéronefs et aussi des couts de production et d'entretien. Pour atteindre une réduction du poids encore plus poussée et une amélioration de la bande passante des réseaux utilisés, des technologies innovatrices ont récemment été adoptées : ARINC 825 et AFDX qui permettent en fait une réduction du câblage nécessaire pour réaliser le réseau embarqué.Dans le cadre du projet AVIO 402, qui inclus plusieurs sujets de recherche qui concernent aussi les capteurs et leur interface avec le système IMA, une nouvelle architecture a été proposée pour la réalisation du réseau utilisé pour le système de contrôle de vol. Cette architecture est basée sur des bus ARINC 825 locaux, connectés entre eux en utilisant un réseau AFDX qui offre une meilleure bande passante ; les ponts entre les deux protocoles et les modules qui connectent les nœuds au réseau ont une structure générique pour supporter des protocoles différents et aussi plusieurs types des capteurs et actionneurs. Pour une évaluation des performances et une analyse des défis de son implémentation, la réalisation d'un prototype du réseau proposé est requise par le projet. Dans ce mémoire, le développement d'une plateforme matérielle pour soutenir la réalisation de ce prototype est traité et trois modules fondamentaux du prototype ont été conçus sous forme de "IP core" pour être subséquemment intégrés dans l'architecture du réseau qui sera implémenté en utilisant des FPGA. Les trois systèmes sont le contrôleur du bus CAN, utilisé comme base pour l'implémentation du protocole ARINC 825, le "End System" AFDX et le commutateur nécessaires pour la réalisation d'un réseau AFDX. Dans la première partie de ce mémoire, les objectifs visés sont présentés et une analyse des spécifications des protocoles considérés est fournie, cela permet d'identifier les fonctionnalités qui doivent être incluses dans chaque système et de déterminer si des solutions pour leur implémentation ont déjà été publiées et peuvent être réutilisées. Ensuite, le développement de chaque système est présenté et les choix de conception sont expliqués afin de montrer comment les fonctionnalités requises par les spécifications des deux protocoles peuvent être implémentées pour mieux répondre aux nécessités du projet AVIO 402.  ABSTRACT: The objective of the present project is to design three modules for a hardware platform that will support the implementation of an avionic network prototype based on the FPGA technology. The considered network has been conceived to reduce cabling weight and to improve the available bandwidth, and it exploits the recently introduced ARINC 825 and AFDX protocols. In order to support the implementation of both these protocols, a CAN bus controller, an AFDX End System, and an AFDX Switch have been designed. After an extensive review of the existing literature about the two related avionic protocols, a study of the existing solutions for CAN and Ethernet protocols, on which they are based, has been done as well to identify what knowledge and technology could be reused. Because they are very similar, a flexible CAN controller has been implemented in hardware instead of an ARINC 825 one in order to support both these technologies and in order to reduce the IP core size. A combined HW/SW approach has been preferred for the AFDX End System architecture to leverage an existing UDP/IP protocol stack and the Ethernet layer included in the Linux kernel has been modified to create a portable and configurable implementation of AFDX. Since various problems have been encountered to reproduce an ARINC 653 compliant environment on the embedded system, the suggested design has been ported in a PC. Finally, an original solution for the implementation of the AFDX switch fabric has been finally presented; a space-division switching architecture has been chosen and tailored to meet the AFDX specification. Hardware parallelism is exploited to reduce the latency introduced on each frame by filtering them concurrently. Input buffers have been duplicated to separate high from low priority traffics, further reducing latency of critical frames and creating a redundancy that reduce the possibility of packet loss. Packet scheduling and double queuing guarantee that all critical frames are forwarded before low priority ones.Keywords:  Avionic Full-Duplex Switched Ethernet, AFDX, ARINC 664, ARINC 825, CAN, Avionic Data Networks, Ethernet Switch, FPGA.


identifier: Ben Guedria, S. (2012). DIFFAMC: Un mécanisme de différenciation de fiabilité pour un canal sans fil utilisant l'AMC  [Mémoire de maîtrise, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: De nos jours, les technologies sans fil sont omniprésentes dans notre quotidien. Les nouveaux standards de 4ieme générations, WiMAX et LTE, offrent un niveau de performance comparable à celui des réseaux filaires. Les nouveaux terminaux mobiles sont désormais capables de gérer pratiquement tous les types d'applications. En effet, ils permettent non seulement d'avoir des communications téléphoniques, mais aussi de naviguer sur internet, de regarder des vidéos, de faire de la vidéo-conférence, de jouer en ligne, de partager les fichiers, etc. Par ailleurs, l'utilisation des terminaux mobiles ne se limite plus à une utilisation personnelle. Désormais, de plus en plus d'entreprises équipent leurs employés de téléphones intelligents. En effet, les téléphones sont devenus un outil de travail offrant la mobilité et l'accès à l'information temps réel. Les systèmes de communication modernes doivent gérer non seulement plusieurs types d'applications, mais aussi plusieurs types d'utilisateurs. Par conséquent, tous les standards offrent de nombreuses classes de qualité de service (QoS) capables de satisfaire les contraintes imposées par les applications. Néanmoins, aucun standard n'a prévu le support de la différenciation de fiabilité (DiR) afin d'offrir à chaque utilisateur le niveau de fiabilité adéquat. En fait, ils offrent tous un niveau de fiabilité unique. La différenciation de fiabilité est d'autant plus mportante dans un contexte sans fil. En effet, le canal sans fil est sujet à la variation de la qualité du signal reçu, qui résulte de la mobilité de l'utilisateur et du phénomène multitrajet. Cette variation de la qualité du canal entraîne souvent des erreurs de transmission. Pour de l'utilisateur, ces erreurs se traduisent couramment par des coupures lors des communications téléphoniques, des pertes de l'image et du son dans le cas de la vidéo et un débit très bas pour les données. Ces erreurs sont aussi souvent la cause de la perte de la communication. Bien qu'un utilisateur normal puisse aisément tolérer de petites pertes de signal, un professionnel serait moins enclin à accepter cela. La différenciation de fiabilité permet d'offrir exactement à chaque utilisateur du réseau sans fil le niveau de fiabilité dont il a besoin.  ABSTRACT: Nowadays, wireless technologies are constantly present in our everyday life. Moreover, fourth-generation standards (WiMAX and LTE) are capable of providing the same level of performance as wired networks. Mobile devices are now able to manage almost every kind of application. In fact, besides calling, it is now possible to surf the Internet, watch videos, play online, share files, make video-conference calls and so forth. Furthermore, mobile device usage is no longer limited to personal purposes. What is more, an increasing number of enterprises currently provide its employees with smartphones. Indeed, mobile phones are nowadays a business tool which offers mobility and real time access to information. Modern communication systems have to manage not only different kinds of applications but different kinds of users. Therefore, standards are now offering numerous classes of Quality of Service (QoS) to satisfy applications constraints. Nevertheless, none of these standards were planned to support Differentiated Reliability (DiR) which offers users different levels of reliability.  In fact, they all offer a single level of reliability. Differentiated reliability is as important in a wireless context as QoS. In effect, wireless channels are subject to quality variation of the received signal due to user mobility and multiple path phenomenon. In fact, variations of channel quality frequently cause transmission errors. In consequence, users suffer from poor call quality, loss of image and sound in the case of video and low throughput for data transmissions. Moreover, these errors are also the cause for most missed communications. Even though most users can tolerate small losses of signal, a business user would be less willing to accept it. Differentiated reliability makes possible the allocation of the level of reliability that each user of a wireless network needs. In this Master thesis, we introduce DiffAMC; a novel mechanism of differentiated reliability in wireless systems. DiffAMC is an innovative manner of using Adaptive Modulation and Coding technique (AMC), to offer different levels of reliability. AMC is a transmissions technique which is widely used in most recent wireless communication standards. As far as we know, DiffAMC is the sole mechanism that uses AMC to obtain differentiation. Besides, DiffAMC was developed to be easily integrated in every communication system that uses AMC.


identifier: Lacroix, J.-S. (2012). Multiphase Short-Circuit Analysis Solver in Phase Domain Using a Modified-Augmented-Nodal Analysis Approach  [Mémoire de maîtrise, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Ce mémoire présente un nouvel algorithme qui a pour objectif de calculer les valeurs de court-circuit en utilisant une méthode d'analyse nodale-modifiée-augmentée (MANA). L'intérêt principal de cette méthode est la résolution de réseaux de distributions qui sont complexes et déséquilibrés. Cependant, cette méthode peut être appliquée à la résolution de réseaux équilibrés, déséquilibrés, radiaux et bouclés, et de façon générale aux réseaux de distribution et de transport. La contribution significative de cette recherche est le développement d'une méthode générale capable de résoudre des fautes parallèles, des fautes séries et des fautes simultanées sur divers barres du réseau tout en évaluant les courants de contributions sur l'ensemble des appareils constituants le réseau multi-phasé. De plus, ce document présente un algorithme de résolution du court-circuit sur toutes les barres du réseau avec une méthode efficace combinée avec un solveur robuste et performant pour des systèmes linéaires à matrices creuses non-symétriques. La méthodologie proposée est de définir les modèles des équipements typiques que l'on retrouve dans les réseaux de distribution, soit les sources de postes, les transformateurs à deux enroulements, les transformateurs à trois enroulements, les machines synchrones, les machines à inductions, les lignes couplées, les câbles et les appareils de protections et de sectionnement. Par la suite, on tente de développer des algorithmes pouvant résoudre les systèmes multi-phase complexes et déséquilibrés. Enfin, une aperçue des techniques de résolution directes de systèmes linéaires est étudiée pour réduire le temps de calculs pour la résolution du problème de court-circuit. Les modèles et les algorithmes ont été validés en comparant les résultats avec des références publiées. Les résultats démontrent une bonne précision numérique des modèles et une robustesse des algorithmes. La performance de la résolution demeure cependant une recherche importante à poursuivre.  ABSTRACT: This dissertation presents a new algorithm for the calculations of short-circuit currents in multiphase power systems using the modified-augmented-nodal analysis (MANA) approach. The main focus of this method is to solve complex unbalanced distribution systems. However, the proposed method is also applicable to balanced, unbalanced, radial and highly meshed secondary networks or transmission systems. The main contribution of this research is the development of a general method able to compute shunt, series and simultaneous fault currents at fault locations with the evaluation of contributing currents on all network devices using a multiphase circuit representation. It also presents how to compute short-circuit currents at any system location with an efficient method combined with a high-performance and robust package for large sparse asymmetric linear systems. The proposed methodology starts by defining typical models of devices in the distribution system, such as substation sources, two-winding transformers, three-winding transformers, synchronous machines, induction machines, overhead electromagnetic coupled lines, cables, switching devices and protective devices. Then, short-circuit algorithms are developed to solve multiphase complex unbalanced systems. An overview of sparse linear equation direct solution methods is also presented for the objective of computational time reduction in large scale systems. The models and algorithms are validated using published references. The validation tests cases have shown good numerical accuracy and robustness on small and large networks. The performance remains an issue for large networks and further research remains to be contributed on this particular aspect.


identifier: Delsol, S. (2012). Évaluation du coefficient d'orientation dans les bétons renforcés de fibres métalliques  [Mémoire de maîtrise, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Les bétons fibrés à ultra-haute performance(BFUP) offrent des propriétés mécaniques et de durabilité exceptionnelles. Cependant les difficultés rencontrées pour prédire leur comportement en traction directe ainsi que leur coût élevé limitent leur utilisation par le secteur industriel. L'orientation, la densité, la distribution des fibres sont autant de facteurs qui peuvent influencer leur comportement. Les travaux de recherche présentés dans ce mémoire ont pour but de proposer une méthodologie pour prédire le comportement mécanique de poutres en BFUP sur la base du coefficient des fibres. Dans un premier temps un algorithme de détection et de mesure automatique de l'angle d'inclinaison des fibres a été développé sur la plateforme Matlab®. Ce programme a été utilisé pour l'analyse des spécimens produits dans les programmes expérimentaux de ce projet. Par la suite, un premier programme expérimental sur des spécimens de traction directe avec des angles d'inclinaison de fibres connus a été réalisé. Une méthode de coulée à l'aide de séparateurs a été utilisée pour la fabrication de ces spécimens. Ces essais ont permis de mettre en évidence que l'orientation des fibres pouvait réduire de 60 % la résistance en traction relevée ainsi que de 95 % la longueur de la phase écrouissante. L'orientation des fibres semble donc être le facteur prédominant dans la détermination de la loi de comportement en traction du BFUP. À partir de ces essais un système d'équations permettant de prédire le comportement en traction directe des BFUP en fonction de l'orientation des fibres a été développé. Un deuxième programme expérimental sur des poutres en flexion a permis d'étudier les effets de bords sur l'orientation des fibres. Le carottage de ces poutres a mis en évidence que la présence d'armatures longitudinales conventionnelles ne perturbe pas l'orientation des fibres sous ou dans l'axe du renforcement. Cependant, la présence de chaises perturbe de façon importante l'écoulement et donc l'orientation des fibres. Ces essais de flexion ont par la suite servi à valider les calculs pour éléments finis basés sur les lois de comportement déterminé à partir du système d'équations et de la mesure du coefficient d'orientation.  ABSTRACT: Ultra high performance fiber reinforced concrete's (UHPFRC) offer exceptional mechanical properties and durability. However difficulties predicting the uniaxial tensile performance and the high cost limit its use in the construction industry. Fiber orientation, density and distribution can each influence its mechanical behavior. The goal of the research work presented in this Master's Thesis is to propose a methodology to predict the flexural behavior of UHPFRC beams considering only the fiber orientation factor. First, an image processing program was developed on Matlab®. The program automatically determines the fiber quantity, distribution, and orientation within a concrete section. Then an initial experimental phase of uniaxial tensile tests with different fiber orientations was performed. The fiber orientation within the tensile specimens was controlled using inclined separators during casting. The uniaxial tensile tests showed that depending on the fiber orientation, the tensile strength can range from 4,5 MPa to 12MPa and the length of hardening behavior can be reduced up to 95%. The results indicate that fiber orientation is the dominant factor affecting the UHPFRC tensile behavior. A direct tensile law for different fiber orientation factors was then developed empirically from this experimental phase. A second experimental phase on beams in flexure was performed to study the local effects of forms and steel reinforcement on the fiber orientation factor. Core samples of reinforced and unreinforced beams demonstrated that the reinforcement bar and the forms do not affect the fiber orientation. Furthermore, the bending tests were used to validate finite element models where the tensile behavior of the UHPFRC was determined using the measured fiber orientation factor and the empirical formulas developed in the first experimental phase. The finite element models reproduced the tensile behavior well. The models confirmed that using an average orientation factor is sufficient to predict the flexural capacity of UHFRC beams with 96% accuracy.


identifier: Fontaine, A. (2012). Étude de l'hydrodynamique de fluides rhéologiquement complexes dans un mélangeur Maxblend® par vélocimétrie laser  [Mémoire de maîtrise, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Les fluides d'usage industriel présentent très souvent une rhéologie complexe qui a un impact significatif sur la performance des opérations unitaires en génie chimique. Dans le cas du mélange, l'hydrodynamique et la consommation de puissance dépendent fortement de la viscosité et du régime d'écoulement. L'élasticité et la rhéofluidifiance peuvent influer dramatiquement sur l'hydrodynamique. Afin de mieux connaître l'impact d'une rhéologie complexe sur le Maxblend®, qui est reconnu comme un système d'agitation industriel performant, l'écoulement de fluides rhéologiquement complexes a été étudié dans celui-ci. Le Maxblend est utilisé dans des procédés comportant des fluides rhéofluidifiants et viscoélastiques et, comme pour la majorité des systèmes d'agitation, peu d'information existe sur le comportement de ceux-ci en cuve agitée. Une étude expérimentale a été menée avec des fluides newtoniens et non-newtoniens en régime laminaire et de transition. Le fluide newtonien était des solutions diluées de glucose et le Stéol a servis de modèle de fluide très rhéofluidifiant. Un fluide non-newtonien élastique était composé de CMC et de glucose. Les expériences ont été réalisées dans une cuve contenant 35.4L muni d'un Maxblend de 255mm de diamètre et de deux chicanes. Les champs de vitesse ont été mesurés dans le but d'établir des liens entre l'hydrodynamique et la rhéologie. Une forte rhéofluidifiance (n < 0.3) et un comportement élastique rhéofluidifiant (n > 0.3) ont été étudiés. Le temps de relaxation du fluide viscoélastique était de dix fois supérieure au temps de relaxation du Stéol. Ceci a démontré une élasticité largement supérieure du fluide viscoélastique, ainsi le Stéol a été considéré inélastique dans cette étude. Les champs de vitesse ont été mesurés par vélocimétrie laser (Particle Image Velocimetry ou PIV) bidimensionnelle. Cent mesures se sont révélées suffisantes pour l'atteinte de la convergence des composantes de la vitesse pour chaque régime étudié. Le caractère laiteux de la solution de CMC a été contourné en ajoutant une forte concentration de glucose au solvant. L'observation des champs de vitesses très rhéofluidifiants a révélé la présence de zones ségrégées qui ont été confirmées par la méthode de décoloration. En régime laminaire, l'élasticité a provoqué le renversement du patron d'écoulement et une rotation plutôt solide dans le bas de la cuve. Il a été observé que l'amplitude et la largeur de la distribution des vitesses étaient réduites par la présence de forces élastiques. L'augmentation de la consommation de puissance avec un fluide viscoélastique a été imputée à son caractère élastique. L'analyse de pompage bidimensionnelle obtenue à partir des résultats de la PIV pour un fluide newtonien a démontré l'existence de deux valeurs constantes du nombre de pompage, soit une en régime laminaire (Re < 10) et une en début de transition (Re ≈ 100).  ABSTRACT: Industrial fluids often exhibit complex rheology, which has a significant impact on the performance of unit operations in chemical engineering. In mixing, hydrodynamics and power draw are highly dependent on both viscosity and flow regime. Added effects of shear-thinning and elasticity can dramatically affect fluid dynamics. To better understand the impact of rheologically complex fluids on the Maxblend®, an effective industrial mixer, the dynamics of rheologically complex fluids were studied. The Maxblend mixer is used in processes involving shear-thinning viscoelastic fluids and, as for many impellers, little has been published regarding this rheological behaviour. An experimental study was carried out using Newtonian and non-Newtonian fluids in laminar and early transitional regimes. Diluted glucose fluids where used for the Newtonian model and Steol was used for the highly shear-thinning model. A non-Newtonian elastic fluid was composed of CMC and glucose. The experimental setup consisted of a 35.4-litre tank equipped with two baffles and a 255-mm Maxblend impeller. Flow fields were measured in order to evaluate the effects of high shear-thinning (n < 0.3) and elastic shear-thinning behaviour on hydrodynamics (n > 0.3) and relate hydrodynamics and rheology. The measured relaxation times revealed different amounts of elasticity between the highly shear-thinning and the viscoelastic fluids, to a point that the highly shear-thinning was considered inelastic for the purpose of this study. Flow fields were measured by two-dimensional particle image velocimetry (PIV). A total of 100 measurements proved to be sufficient in order to reach convergence of the velocity components for all studied regimes. The turbidity of the aqueous CMC solution was eliminated by adding glucose to the solvent. Isolated zones in the highly shear-thinning case were confirmed by the discoloration technique. Elasticity in the laminar regime produced a reversal of the flow field and a solid body rotation in the bottom region of the tank. Fluid velocity magnitude and spread were observed to be reduced by elastic forces. Elasticity was shown to raise the power draw for the viscoelastic fluid. Two-dimensional pumping number analysis calculated from PIV results showed a constant value in laminar regime (Re < 10) and another constant value in the transitional regime (Re ≈ 100).


identifier: Bonnaire, R. (2012). Étude biomécanique d'instrumentations antérieures pour le traitement de la scoliose  [Mémoire de maîtrise, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: La scoliose est une déformation 3D du rachis, qui a une prévalence d'environ 2% de la population, dont la progression peut être ralentie voire stoppée par le port d'un corset ou réduite par une chirurgie postérieure. D'autres chirurgies par abord antérieures sont également possibles. Ces chirurgies ont une faisabilité et une efficacité reconnues pour la correction de la déformation dans le plan frontal, mais pas dans les autres plans de l'espace. En outre, des chirurgies minimalement invasives de modulation de croissance vertébrale, qui sont généralement réalisées par abord antérieur, sont en cours de développement pour traiter des scolioses où la déformation est moyennement importante et risque fortement de progresser. La faisabilité de ces chirurgies a été démontrée, alors que son efficacité n'est pas pleinement reconnue. La réduction pré-instrumentation, consistant à diminuer la déformation scoliotique avant l'insertion des implants, serait un moyen d'améliorer la correction chirurgicale dans le plan frontal et sagittal. L'hypothèse de ce projet est donc que la réduction de la déformation scoliotique pré-instrumentation a une influence cliniquement et statistiquement significative (p<0,05) sur la correction dans le plan frontal et sagittal du rachis scoliotique lors d'une instrumentation antérieure. La correction dans le plan frontal et sagittal est caractérisée par la mesure de l'angle de Cobb de la courbure principale, de la lordose lombaire et de la cyphose thoracique, de la cunéiformisation des disques intervertébraux et des contraintes dans les plaques de croissance épiphysaires. L'objectif principal de ce projet est d'étudier la contribution de cette réduction sur le résultat de chirurgies antérieures. Un modèle éléments finis (MÉF) du rachis scoliotique a été développé afin de simuler les différentes étapes de la chirurgie, i.e. la mise en position peropératoire du patient, les différentes manoeuvres chirurgicales et le retour en position debout du patient. Les implants sont représentés par un câble relié aux corps vertébraux par des liens rigides. Différentes stratégies de chirurgie sont modélisables par la modification de la force exercée par le chirurgien sur la colonne avant instrumentation, et des caractéristiques du câble : matériau, tension initiale, distance par rapport aux corps vertébraux.  ABSTRACT: Scoliosis is a 3D deformation of the spine, which has a prevalence of 2% of the population. The treatment of scoliosis includes observation, bracing to limit progression of moderate curves and surgery for severe deformities. Surgery can be performed through a posterior approach or through an anterior approach. Efficacy and feasibility of surgeries performed through an anterior approach are demonstrated in the literature to correct spine deformities just in the coronal plane. Growth modulation has also been recently proposed as a mean to prevent progression, reduce curve severity and preserve mobility. Fusionless minimally invasive surgeries, which are practised by anterior approach, are developing to treat a meanly spine deformation risking to progress. Feasibility of these surgeries was demonstrated, but not their efficacy. Pre-instrumentation reduction, consisting to reduce scoliotic deformation before implants insertion, could be a mean to improve surgery correction in frontal and sagittal plane. The project's hypothesis is that pre-instrumentation reduction of scoliotic deformity has a clinically and statically significant influence (p<0.05) on the correction in frontal and sagittal plane of the scoliotic spine during an anterior instrumentation. The correction in frontal and sagittal plane is characterised by reduction of the Cobb angle for the principal curvature, the thoracic kyphosis, the lumbar lordosis, intervertebral disc wedging in the frontal plane and internal strain of the epiphyseal growth plate. The main objective of the project is to determine the contribution of this reduction in the overall changes seen post-operatively. Finite elements model (FEM) of scoliotic spine was developed to simulate the different steps of the surgery: per-operative positioning of the patient, surgery manipulation and postoperative positioning of the patient (comeback in stand-up position). Implants modeled include a cable, linked to vertebras by rigid link elements. Different study configurations were modeled by changing the force applied by the surgeon to the spine before instrumentation and the cable characteristic: material type, initial tension, distance between the cable and vertebras. To evaluate the mechanical behaviour of the model, a comparison between in-vitro and simulated mechanical tests of compression (150N and 750N), bending (7.5Nm), torsion (7.5Nm) and lateral flexion (150N) was done in the L1-L2 functional unit. A sensibility study of


identifier: Godin, A. (2012). L'accessibilité en transport: Méthodes et indicateurs  [Mémoire de maîtrise, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: De nos jours, les indicateurs, quel que soit le type, sont largement utilisés par les planificateurs urbains. Ceux-ci sont des outils clés permettant de décrire l'état des lieux, visualiser l'impact d'investissements et de politiques ou établir des cibles à différents horizons. Dans le domaine du transport, plusieurs indicateurs sont utilisés tels que part modale des différents modes, consommation d'essence, couverture des réseaux de transport, kilométrage parcouru, etc. Ce mémoire s'intéresse particulièrement aux indicateurs d'accessibilité. Une définition classique de l'accessibilité est la facilité avec laquelle on accède à une activité à partir d'un lieu donné et d'un mode (Dalvi et Martin 1976). Or, deux problématiques sont soulevées quant aux indicateurs d'accessibilité : l'ambiguïté entourant la définition de l'accessibilité et la difficulté de proposer des indicateurs d'accessibilité adéquats. Les indicateurs existants sont multiples. Or, peu ont la capacité d'évaluer la variabilité de l'offre de service en fonction de l'heure de la journée, du type de jour et de la localisation, ou encore d'évaluer la compétitivité entre les modes. De plus, les nouvelles technologies et données disponibles permettent de faciliter le calcul d'indicateurs. Ce mémoire propose donc d'abord une réflexion sur la typologie des indicateurs d'accessibilité. C'est-à-dire que ce mémoire propose une nouvelle classification des indicateurs sous quatre banches principales, les indicateurs individuels, universels, zonaux et ciblés. Cette typologie a également pour objectif d'orienter la proposition de méthodologie et d'indicateurs. Le mémoire poursuit avec la présentation de multiple méthodes, outils et indicateurs sensibles aux problématiques actuelles. La finalité est d'aider les planificateurs urbains à se doter d'indicateurs leur permettant d'évaluer l'accessibilité d'un lieu ou d'un territoire. Les indicateurs peuvent également servir à évaluer le gain potentiel d'accessibilité d'un projet ou à illustrer le gain suite à des modifications sur le réseau. Les indicateurs sont une représentation mathématique de l'accessibilité qui permet de quantifier le niveau d'accès d'un individu, d'un lieu, d'une zone ou d'un aménagement. Les indicateurs proposés sont basés sur diverses bases de données telles que les GTFS de la STM et les relevés GPS de Communauto, etc.  ABSTRACT: Indicators are largely used by urban planners. They help to describe current situations, to visualize future impacts of investments and politics, or to establish targets or standards for actual or future horizons. In the transport domain, different indicators are often used like mode share, gas consumption, public transit network coverage, etc. This research focuses on accessibility measures. Accessibility is a central concept when one wants to assess the efficiency of the linkages between home/activity locations and transportation services. Ensuring good accessibility to activity opportunities is part of current sustainability visions and this involves the capacity to measure how transportation services and networks support mobility needs at various locations and in different time periods. Since individuals have diverse mobility needs, it is important to evaluate the level of accessibility using time and space varying measures to take into account differentials in travel conditions and transit supply. This research offers some discussion over the various scales and types of accessibility measures as well as examples of measures estimated using scheduled-based transit supply. First, results of a measurement tool focusing on transit are presented. It was developed using visual interfaces from Google API and transit supply via GTFS (General transit feed specification) files made available by transit agencies. This tool allows to rapidly estimate the area that can be reached from a starting point within a specified travel time depending on time of departure and specific day of travel. Outputs can be visualized and used to estimate indicators (reachable area for instance). A second tool is also presented, this one allowing comparison of accessibility by car, walk and cycling using network-based paths. Again Google calculator is used to obtain times and distances to sets of destinations dispersed around the starting point and then to produce isochronic surfaces. Indicators and results are discussed.