identifier: Pion-Massicotte, J. (2014). Mise au point et validation d'un algorithme pour caractériser le sommeil à l'aide du vêtement intelligent Hexoskin  [Mémoire de maîtrise, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Une nouvelle technologie de mesure des signaux physiologiques à l'aide de capteurs intégrés à un vêtement dit « intelligent » a été récemment mise au point par Carré Technologies inc. de Montréal. Le vêtement Hexoskin permet d'enregistrer l'électrocardiogramme (ECG), le signal respiratoire et les mouvements du sujet. Le projet est réalisé dans le cadre d'une collaboration entre l'École Polytechnique de Montréal, la compagnie Carré Technologies inc. et le laboratoire du sommeil de l'Hôpital Rivière-des-Prairies. L'être humain passe environ le tiers de sa vie à dormir, majoritairement durant la nuit. Le sommeil se définit comme un état réversible de comportement et un désengagement de perception. Présentement, la technique de base pour la surveillance du sommeil et le diagnostic de certains troubles est la polysomnographie. Cette technique étudie différents signaux physiologiques, mais elle utilise principalement les signaux d'électroencéphalogramme (EEG) et d'électro-oculogramme (EOG). En 1968, un comité international dirigé par Rechtshaffen et Kales rédige le Manual of standardized terminology, techniques and scoring system for sleep stages of human subjects pour standardiser l'étude du sommeil. L'objectif de ce projet est de mettre au point et de valider un algorithme pour analyser les signaux recueillis par les capteurs intégrés au vêtement intelligent Hexoskin de façon à caractériser et reconnaitre les différents stades du sommeil. L'hypothèse de départ est que les signaux sont suffisants pour réaliser une classification en accord avec la méthode de polysomnographie standard. On cherche à distinguer l'éveil, le sommeil paradoxal (SP) et le sommeil non paradoxal (SNP). Il faut donc établir une relation entre les signaux Hexoskin et les phases de sommeil. La collecte de données a été évaluée et approuvée par le comité d'éthique de la recherche de l'Hôpital Rivière-des-Prairies et de l'École Polytechnique de Montréal. Ainsi, 13 femmes et 8 hommes ont été recrutés. Il s'agit de sujets sains et sans problème de sommeil dont la moyenne d'âge est de 22 ans, allant de 19 ans à 25 ans. Les deux premiers algorithmes implémentés sont inspirés de méthodes présentées dans la littérature. Premièrement, on adapte la méthode de Kurihara et Watanabe en calculant leur paramètre de classification sur le rythme respiratoire en plus du rythme cardiaque. La méthode présentée par Kesper et al. est également adaptée. Par la suite, la mise au point des algorithmes  ABSTRACT: A new wearable technology uses sensors integrated to a smart shirt to measure physiological signals. This product is developed by the startup Carré Technologies Inc. based in Montreal. The Hexoskin shirt records an electrocardiogram (ECG), respiratory signals and the subject's movements. This project is part of a collaboration between École Polytechnique de Montréal, Carré Technologies Inc. and the sleep laboratory of the Rivière-des-Prairies Hospital. The Human being spends about a third of his life asleep, mostly overnight. Sleep is defined as a reversible behavioural state of disengagement of perception. Currently, the standard technique for sleep monitoring and the diagnostic of sleep disorders is polysomnography. This technique examines various physiological signals, but it mainly uses electroencephalogram (EEG) and electrooculogram (EOG) signals. In 1968, an international committee headed by Rechtshaffen and Kales created the Manual of standardized terminology, technical and scoring system for sleep stages of human subjects. The aim of this project is to develop and validate an algorithm to analyze the signals collected during the night by the smart shirt in order to extract information, characterize and recognize the different sleep stages. The hypothesis is that the Hexoskin shirt signals are sufficient to achieve a classification in three sleep stages (REM, NREM and Wake) in agreement with the polysomnography. Twenty-one subjects were enrolled and completed the two-night protocol. The average age was 22 y.o., ranging from 19 to 25 y.o.. Only healthy young adults (18-25 y.o.) without sleep disorders were included. The Ethics Research Committee of the Rivière-des-Prairies hospital and École Polytechnique de Montréal approved the study protocol. The first two implemented algorithms are inspired by existing methods. The first one is adapted from the Kurihara and Watanabe method by calculating their classification parameter for the respiratory rhythm in addition to the heart rate. The method presented by Kesper et al. is also reproduced with some difficulties regarding the interaction between the different levels of their algorithm. Subsequently, the Hexoskin algorithms were inspired by those methods and the physiological changes during the night according to the sleep stages. Thus, five algorithms using different parameter combinations and three classification steps beginning with NREM sleep were


identifier: Baiad, M. D. (2014). Surface Plasmon Resonance Sensor Interogation with Cladding Modes Excited by Tilted Fiber Bragg Grating  [Thèse de doctorat, École Polytechnique de Montréal].

type:
Mémoire ou thèse
NonPeerReviewed

abstract: RÉSUMÉ: Le but de ce projet est de developer de nouvelles configurations de capteurs à résonance de plasmons de surface basés sur les réseaux de Bragg. Il se concentre sur l'étude de quatre configurations novatrices de capteurs à résonances de plasmons et de leur application en mesure d'indice de réfraction environnant.  Premièrement, une nouvelle approche de mesure d'indice de réfraction utilisant un coupleur à double gaine et un réseau de Bragg pour capturer les modes de gaine en réflexion est démontrée. Le spectre optique ainsi que la puissance des modes de gaines sont obtenus à travers l'utilisation d'un coupleur à fibre à double gaine conçu sur mesure et connecté à un réseau de Bragg à haute réflectivité écrit dans une fibre photosensible standard légèrement inclinée et gravée de façon à la coupler au diamètre intérieur de la fibre à double gaine. Ce dispositif est capable de capturer les modes de gaines autant d'ordres inférieurs que supérieurs en réflexion de manière simple et efficace. Il devient alors possible de déterminer l'indice de réfraction environnant avec une extrême sensibilité à partir d'une perte de puissance mesurée de ≈ 91% de la puissance initiale permettant d'obtenir une résolution de 1.4333×10-5 unités d'indice de réfraction (UIR) entre 1.37 et 1.45. Le dispositif permet donc une large bande d'opération entre 1.30 et 1.45 UIR qui offre la possibilité de discriminer chacun des modes de gaine capturés. L'approche proposée peut être adaptée à plusieurs autres types de capteurs de courbure, température, indice de réfraction et d'onde évanescente. Deuxièmement, une nouvelle approche de capteur à résonance de plasmons de surface à fibre utilisant la configuration de coupleur à double gaine décrite précédemment ainsi qu'un réseau de Bragg incliné et recouvert d'or est démontrée. Cette nouvelle approche d'interrogation basée sur le spectre de réflexion offre une amélioration de la bande d'opération du dispositif en comparaison aux techniques préexistantes. Le dispositif permet la détection de résonances de plasmons de surfaces dans le spectre de réflexion et de transmission, permettant aisément une comparaison avec les techniques standards préexistantes qui utilisent le spectre de transmission. Le capteur possède aussi une large bande d'opération allant de  1.335 à 1.432 UIR et une sensibilité de 510.5 nm/UIR.  ABSTRACT: The objective of this Thesis is to develop novel schemes in surface Plasmon resonance (SPR) sensing with Bragg gratings. The thesis focuses on research studies on the sensing characteristics of four novel configurations of SPR and surrounding refractive indices (SRI) sensors.  Firstly, a novel SRI measurement scheme has been demonstrated using a double-clad fiber coupler (DCFC) and a fiber Bragg grating (FBG) to capture cladding modes in reflection. The optical spectra and power in the cladding modes are obtained through the use of a specially designed DCFC spliced to a highly reflective FBG written into slightly cladding-etched standard photosensitive single mode fiber to match the diameter to the inner cladding of the DCFC. The device is capable of capturing low and high order backward propagating cladding modes simply and efficiently. The device is capable of measuring the SRI with an extremely high sensitivity with a total power drop by ≈ 91% of its initial value and a resolution of 1.433×10-5 RIU between 1.37 and 1.45 RIU. The device provides a large SRI operating range from 1.30 to 1.45 RIU with sufficient discrimination for all individual captured cladding modes. The proposed scheme can be adapted to many different types of bend, temperature, refractive index and other evanescent wave based sensors.  Secondly, a novel optical ﬁber SPR sensor scheme is demonstrated using reflected guided cladding modes captured by the above mentioned DCFC, and excited in a gold coated fiber with a tilted Bragg grating (TFBG). This new interrogation approach which is based on the reflection spectrum provides an improvement in the operating range of the device over previous techniques. The device allows detection of SPR in the reflected spectrum and also in the transmitted spectrum as well, making it far easier in comparison with previous standard techniques which use the transmission spectrum. The sensor has a large operating range from 1.335 to 1.432 RIU, and a sensitivity of 510.5 nm/RIU. The device shows strong dependence on the polarization state of the guided core mode which can be used to turn the SPR on or off.


identifier: De Bruille, V. (2014). Impact de l'utilisation des ressources minérales et métalliques dans un contexte cycle de vie : une approche fonctionnelle  [Thèse de doctorat, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Les ressources minérales et métalliques sont utilisées par l'Homme depuis que celui-ci peuple la Terre. Tant que celles-ci lui seront utiles, l'Homme continuera de les utiliser pour diverses fonctions. Les ressources minérales et métalliques étant des ressources majoritairement non renouvelables, la question d'un épuisement de celles-ci, privant ainsi l'Homme de remplir les fonctionnalités pour lesquelles il s'en sert, se pose. L'analyse du cycle de vie est une méthode holistique qui permet de prendre en compte une multitude d'impacts sur l'environnement, dont l'impact de la dissipation des ressources minérales et métalliques. Pour ce faire, les méthodes d'évaluation des impacts du cycle de vie (ÉICV) se basent sur des facteurs de caractérisation. Un facteur de caractérisation représente mathématiquement une chaine de cause à effet menant à un impact donné. Il existe deux approches pour le calcul de ces facteurs : une approche dite problèmes ou midpoint, qui caractérise l'impact tôt dans la chaine de cause à effet et présente l'avantage d'être généralement plus robuste, et une approche dite dommages ou endpoint, qui pousse la modélisation jusqu'au bout de la chaine de cause à effet de manière à atteindre une plus grande pertinence environnementale, généralement au cout d'une incertitude accrue. Les facteurs de caractérisation existant pour évaluer l'impact de l'utilisation des ressources minérales et métalliques diffèrent d'une méthode d'évaluation des impacts à l'autre, autant au niveau midpoint qu'au niveau endpoint. Aucun facteurs de caractérisation, aucune chaine de cause à effet, ne font l'unanimité dans la communauté scientifique pour cette catégorie d'impact et plusieurs pistes d'amélioration des facteurs de caractérisation pour l'évaluation des impacts de l'utilisation des ressources minérales et métalliques ont été identifiées au cours des 15 dernières années pour combler les lacunes des méthodes existantes. (i) Il est essentiel de clarifier la nature de l'impact de l'épuisement des ressources. En effet, chacune des méthodes existantes quantifie des éléments de nature totalement différente (exergie, temps avant épuisement, énergie additionnelle ou cout additionnel nécessaire pour aller extraire une ressource rendue plus rare, etc.) dont on peut mettre en doute le fait qu'ils quantifient réellement l'ampleur de l'impact de la dissipation des ressources. Étant donné qu'une ressource n'est utilisée que lorsqu'elle est fonctionnelle pour l'Homme, la classification de l'impact de son épuisement comme étant un impact environnemental est en tant que tel discutable. Il est recommandé de clarifier la nature de l'effet d'un épuisement des ressources minérales et métalliques. (ii) Une ressource n'ayant de valeur que lorsqu'on lui confère une fonction pour laquelle il est utile de l'exploiter, un épuisement de la ressource devrait être traité en se basant sur la valeur fonctionnelle de la ressource pour la société et non sur une valeur intrinsèque physique comme le font les méthodes existantes. Il s'agit donc de traiter l'épuisement des ressources selon une approche dite fonctionnelle. (iii) L'approche fonctionnelle implique de tenir compte du fait qu'une fonction donnée peut être remplie par plusieurs ressources. Ainsi des ressources sont interchangeables pour une même fonction et la substituabilité des ressources devrait être prise en compte dans l'évaluation des impacts de leur dissipation selon une approche fonctionnelle. (iv) Une distinction devrait être faite entre ressource extraite et ressource dissipée pour les utilisateurs. En effet, bien que peu de méthodes présentent des facteurs de caractérisation qui tiennent compte du recyclage et de la réutilisation des ressources, il convient de distinguer entre les stocks extraits et les stocks dissipés. En effet, une ressource extraite, mais qui est utilisée de manière non dissipative, n'est autre chose qu'un stock déplacé. Ainsi, il est recommandé de tenir compte de la réutilisation des ressources et de leur recyclage dans l'évaluation des impacts de l'utilisation des ressources minérales et métalliques.  Sur la base de ces critiques qui ont émané de la littérature, l'objectif principal de cette recherche est de développer une méthode d'évaluation des impacts du cycle de vie pour la prise en compte de l'impact de l'épuisement des ressources minérales et métalliques en considérant la fonctionnalité des ressources, en distinguant ressource extraite et ressource dissipée et en considérant l'adaptation des utilisateurs qui sont en compétition pour les fonctionnalités des ressources (grâce à la substituabilité), afin de définir l'effet de l'épuisement des ressources sur les utilisateurs incapables de s'adapter avant l'épuisement.  Afin d'y parvenir, trois sous-objectifs ont découlé de cet objectif principal : 1. Mesurer la compétition entre les utilisateurs d'une même ressource minérale ou métallique en tenant compte de ses fonctionnalités, de sa dissipation (et non de son extraction) et de sa substituabilité par d'autres ressources fonctionnellement équivalentes. 2. Définir l'effet de l'épuisement des ressources minérales et métalliques sur les utilisateurs en compétition afin d'établir un facteur de caractérisation de l'impact pour ces ressources au niveau dommage en tenant compte de la compétition et des conséquences de celle-ci sur les utilisateurs incapables de s'adapter avant la dissipation des stocks facilement accessibles. 3. Tester l'opérationnalisation du modèle de compétition développé à l'aide d'une étude de cas et vérifier la robustesse des facteurs de compétition lors d'une transition technologique aussi majeure que l'électrification des transports à l'échelle mondiale. Afin de remplir ces objectifs, il a été nécessaire de créer un cadre méthodologique identifiant l'intégralité de la chaine de cause à effet menant de l'utilisation d'une ressource à l'effet sur les utilisateurs futurs et d'y identifier des indicateurs pertinents au niveau problème et dommage. La chaine de cause à effet a tout d'abord été modélisée jusqu'à un indicateur midpoint qui quantifie la compétition qui existe entre les utilisateurs. Le modèle d'évaluation de la compétition se base sur deux facteurs : d'une part, le nombre d'années de disponibilité de la ressource et, d'autre part, l'adaptation potentielle des utilisateurs face à une diminution de la ressource. Le nombre d'années de disponibilité est défini comme le ratio entre les réserves accessibles et le taux de dissipation annuel des ressources. Ainsi l'utilisation du taux de dissipation permet de discriminer entre la ressource extraite et la ressource qui est réellement perdue pour les utilisateurs futurs. Quant à l'adaptation des utilisateurs, elle traduit la capacité qu'ont ceux-ci à substituer leur ressource par une ressource fonctionnellement équivalente pour une fonctionnalité donnée. Ainsi, au fur et à mesure que les ressources sont dissipées, les utilisateurs qui se les partagent sont de moins en moins nombreux. Cette diminution du nombre total d'utilisateurs, et du taux de dissipation a fortiori, permet alors d'ajuster le nombre d'années de disponibilité de la ressource et un indicateur dynamique de longévité des réserves, le dDI (dynamic depletion index), a été créé. Le facteur de compétition, le MACSI (MAterial Competition Scarcity Index), qui est l'indicateur midpoint, exprime la fraction des utilisateurs initiaux qui n'auront potentiellement pas été capables de s'adapter le jour où les réserves facilement accessibles seront épuisées en tenant compte de cet indicateur de longévité dynamique. Une fois l'indicateur midpoint obtenu, la chaine de cause à effet a été modélisée jusqu'à l'obtention de l'effet de l'utilisation des ressources sur leurs utilisateurs. Cet effet permet de dériver le facteur de caractérisation endpoint. Au fur et à mesure que la ressource diminue, les utilisateurs cherchent à s'adapter face à la compétition pour les ressources. Trois types d'utilisateurs ont été identifiés : (i) les utilisateurs n'ayant pas de ressources alternatives pouvant remplacer la ressource initiale dans sa fonctionnalité et qui nécessiteront toujours la ressource initiale et devront se la fournir en utilisant une technologie ultime (back-up technology) permettant d'extraire la ressource de gisements plus difficilement accessible à un prix plus élevé, (ii) les utilisateurs n'ayant pas actuellement accès à une ressource alternative pouvant remplacer la ressource initiale dans sa fonctionnalité pour le moment, mais ayant un potentiel d'adaptation et (iii) les utilisateurs ayant accès à une ressource alternative déjà connue pour la fonctionnalité considérée. Le prix d'adaptation pour les utilisateurs de type (ii) et (iii) a été supposé nul dans le modèle proposé, en utilisant l'hypothèse que les utilisateurs ne s'adapteront en moyenne qu'une fois que l'alternative coutera un prix équivalent à la ressource initialement utilisée, en conformité avec la loi de l'offre et de la demande. Pour les utilisateurs de type (i), le prix de la ressource obtenue avec la technologie ultime a été évalué. L'hypothèse sous-jacente du modèle est que chaque kilogramme de ressource additionnel utilisé aujourd'hui oblige la fraction non adaptée des utilisateurs futurs (MACSI) à utiliser la technologie ultime pour extraire une fraction de ce kilogramme dont ils ont besoin. Ainsi le facteur d'effet pour la ressource s'exprime comme la différence de prix d'acquisition pour ces utilisateurs entre aujourd'hui et la date d'épuisement potentiel de la ressource facilement accessible. Par la suite, l'indicateur d'impact endpoint de l'utilisation des ressources minérales et métalliques correspond au MACSI multiplié par cette différence de prix. Cet indicateur peut être interprété comme le prix additionnel potentiel que la société devra payer pour accéder à une ressource rendue moins disponible. La modélisation de l'impact de l'utilisation des ressources minérales et métalliques a permis d'obtenir les facteurs de caractérisation au niveau midpoint pour 65 ressources minérales et métalliques. Au niveau endpoint, les facteurs de caractérisation ont été obtenus pour 7 ressources utilisées dans les batteries de véhicules électriques. Le principal enjeu de la modélisation au niveau endpoint est l'identification des technologies ultimes d'extraction. Les facteurs de caractérisation développés au niveau midpoint sont opérationnels et un classement des ressources selon leur facteur de compétition est obtenu. Il et intégré dans la méthode d'évaluation des impacts du cycle de vie IMPACT World+. Pour finir, l'un des enjeux de la méthode est qu'elle se base sur les profils actuels de consommation des ressources pour prédire leur épuisement dans le futur dans un monde où les technologies évoluent à grande vitesse et où les besoins en ressource sont fluctuants. La robustesse du modèle à une transition technologique majeure a donc été testée. Une perturbation des conditions initiales de modélisation a été introduite afin de vérifier la stabilité des facteurs de caractérisation midpoint obtenus. En effet, les MACSI ont été recalculés en supposant que les objectifs d'électrification des transports envisagés dans différentes régions du monde sont atteints et que la flotte des véhicules requise pour atteindre ces objectifs est implantée de manière durable. Ainsi, une introduction de 3,8 et 15 millions de véhicules électriques est supposée aux horizons temporels respectifs de 2020 et 2030. Une espérance de vie de 10.8 années a été considérée pour un véhicule léger. Les quantités de ressources nécessaires pour maintenir de telles flottes ont été analysées et la faisabilité de telles introductions a été vérifiée. Bien que les valeurs de MACSI — et accessoirement de la durée avant l'épuisement des ressources — changent, ces changements restent relativement faibles et n'auraient pas de conséquences sur la prise de décision, car le classement des ressources reste inchangé. Le MACSI semble donc relativement robuste, bien qu'une mise à jour régulière de cet indicateur soit souhaitable et recommandée pour tenir comte des évolutions technologiques et des nouveaux gisements mis au jour. Un tel projet d'électrification des transports à grande envergure est réalisable, il entraine un déplacement d'impact majeur du changement climatique vers l'épuisement des ressources, mais sans modifier pour autant de manière globale la compétition pour ces dernières. Par contre si l'on envisage une électrification complète de la flotte mondiale, l'enjeu de l'épuisement des ressources devient une problématique majeure avec un potentiel épuisement des gisements facilement accessibles de lithium en 40 ans.  ABSTRACT: Humans have used mineral and metallic resources for millennia. As long as resources are useful to us, we will continue to use them to fulfill many functions. Mineral and metallic resources are mainly non-renewable, and the question of depletion—depriving humans from benefitting from these functions—arises.  Life cycle assessment (LCA) is a decision-making tool that takes multiple potential environmental impacts into account, including the impacts of resource use. To do so, life cycle impact assessment (LCIA) methods are based on characterization factors. A characterization factor is the mathematical translation of a cause-effect chain. Characterization factors can be obtained using two approaches: a midpoint approach, which characterizes the impact earlier in the cause-effect chain and has the advantage of being robust, and an endpoint approach, for which the impact is modeled to the end of the chain, yielding environmentally relevant impact characterization with the drawbacks of uncertainties. The characterization factors required to evaluate the impacts of mineral and metallic resource use differ from one impact evaluation method to another, on both the mid- and endpoint level. There is no unanimous characterization factor for these impacts, and the scientific community has recommended improvements to the characterization factors to fill the gaps of current methods. (i) There is a need to clarify the nature of resource use impacts. Indeed, each method assesses the impacts of resource depletion differently (through exergy considerations, time before depletion, additional energy, costs required to continue extracting a resource that is becoming scarcer, etc.) and may be challenged on its relevance in assessing resource depletion impacts. Since a resource is only used when it is functional to humans, the environmental nature of the impacts of resource depletion is arguable. It is recommended to clarify the nature of the effect of the depletion of mineral and metallic resources. (ii) A resource only has value when it is used within a function for which it is useful to develop it, and a resource should be studied based on its functional value to society and not on its intrinsic value, as is currently the case with impact characterization models. A functional approach is therefore required. (iii) The functional approach implies that multiple resources can fulfill a single functionality. As such, resources are substitutable for a given function, and the substitutability of a resource by another should to be taken into account when using a functional approach to evaluate the impacts of mineral and metallic resources. (iv) Although only a few LCIA methods consider recycling or reuse, a distinction must be made between resources that are extracted and resources that are dissipated. Indeed, a resource that is extracted but recovered in its end of life is not used in a dissipative way and can be considered as a displaced stock. Therefore, it is recommended to consider recycling and reuse when evaluating the impacts of mineral and metallic resource use.  Based on the literature, the main objective of this research is to develop a life cycle impact evaluation method to assess mineral and metallic resource depletion impacts according to resource functionalities, distinguishing extracted and dissipated resources and considering the adaptation of the users competing for the functionalities of these resources (through substitutability) in order to define the effect of mineral and metallic resource depletion on the users who are unable to adapt before depletion. To meet the main objective, three sub-objectives were set out: 1. Measure the competition among mineral and metallic resource users considering resource functionality, the resource dissipation rate (rather than extraction rate) and the substitutability of the mineral and metallic resources by functionally equivalent resources. 2. Define the effect of mineral and metallic resource depletion on competing users in order to establish a endpoint characterization factor for the resources that accounts for resource competition and the consequences of dissipating easily accessible stocks on the users who are not able to adapt before depletion. 3. Test the operationalization of the functional competition model through a case study and verify the robustness of the competition factors when a major technological breakthrough, such as the introduction of a global electric vehicle fleet, is implemented. A methodological framework that accounts for all the indicators relevant to impact assessment was therefore developed.  The causality chain was first modeled to generate a midpoint indicator that quantifies the competition that exists between users. The competition evaluation model is based on two parameters: the number of years of resource availability and the potential adaption of users facing resource depletion. The number of years of availability is a ratio of accessible reserves over the annual dissipation rate of resources. Using the dissipation rate makes it possible to discriminate between resources that are being extracted and those that are actually lost to future users. Adaptation expresses the users' ability to substitute their resource by a functionally equivalent one. Hence, the longer resources are used, the more the fraction of initial resource users decreases. These decrease in total users, and therefore of the dissipation rate, make it possible to adjust the number of years of resource availability for the remaining users and generate a dynamic depletion index (dDI). The MACSI (material competition scarcity index) competition index, which is a midpoint characterization factor, expresses the fraction of initial users who are potentially unable to substitute their resource by another when the easily accessible reserves have depleted (i.e. when dDI is reached). Once the midpoint characterization factors were obtained, the causality chain was modeled further to determine the effect of resource use on future users. This effect makes it possible to generate endpoint characterization factors. While the reserves deplete, users try to adapt based on resource competition. Three different types of users were identified: (i) users who do not have access to a substituting resource and who will always require the initial resource provided by an ultimate technology (back-up technology) to extract it at higher price, (ii) users who do not have access to a substituting resource but who could potentially substitute the resource in the future and (iii) users who have access to an alternative resource today. The cost of type (ii) and type (iii) user adaptation is supposed to be null in the proposed model, considering that users will adapt once the resource is substituted at the same cost as the initial resource. This is consistent with the law of supply and demand. For type (i) users, the price of acquiring the resource using a back-up technology was evaluated. The underlying model hypothesis is that, for each kilogram of additional resource used, a fraction of the kilogram required by the unadapted users (MACSI) will be extracted by the back-up technology. The effect factor is therefore expressed in the difference in resource acquisition prices between today's prices and future prices when the back-up technology is required. The endpoint indicator was measured by multiplying the MACSI with the difference in extraction costs. This indicator is the additional price society incurs to access a less easily available resource. Modelling mineral and metallic resource use impacts led to midpoint characterization factors for 65 minerals and metals. At the endpoint level, characterization factors were generated for seven resources used in electric vehicle batteries. The major challenge of modeling to the endpoint level lies in the determination of back-up extraction technologies.  Midpoint characterization factors are operational, and a ranking of the resources based on their competition factors is provided. These competition factors are integrated into the IMPACT World+ life cycle impact assessment method. Finally, the fact that the method relies on current resource use profiles to predict future depletion in a world in which technologies evolve at fast pace and resource needs fluctuate constitutes a challenge. The robustness of the model to a major technological breakthrough was tested. A perturbation in the data was introduced to verify the stability of the midpoint characterization factors that were developed. Indeed, the competition factors were recalculated assuming that the various goals of international transport electrification policies were met and sustained. Therefore, an introduction of 3.8 million and 15 million electric vehicles is supposed by 2020 and 2030, respectively. A lifetime expectancy of 10.8 years was supposed for light-duty vehicles. Metal and mineral requirements to maintain these fleets were analyzed, and the impacts of these fleets on metal availability and the competition among users were studied. Although competition factors and the number of years of resource availability change, the variations are relatively low and do not influence decision-making since the resource ranking remains unchanged. The MACSI is therefore quite robust, although regular updates are recommended to take technology developments and the discovery of new reserves into account. Such a large-scale transport electrification project is feasible but it shifts the burden from climate change to resource depletion. However, the burden shift does not generate notable variations in competition. Nevertheless, if the current worldwide light-duty fleet were entirely replaced by electric vehicles, resource depletion would become a major issue with the potential depletion of the world's lithium reserve bases within the next 40 years.


identifier: Lauzon, A. J. (2014). Modèle d'aide à la conception de système d'entreposage pour le milieu hospitalier québécois  [Thèse de doctorat, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Créer un système d'entreposage qui soit cohérent, performant et proportionnel aux besoins des clients, voici un défi de taille qui guette toutes les industries. Cette thèse fut menée sur le terrain de l'entreposage en milieu hospitalier. L'approche méthodologique préconisée dans ce travail en est une de recherche-intervention. Selon cette approche, le chercheur va déduire la théorie à partir de la pratique, et ce, basé sur le concept d'évidence de faits (evidence-based research). Le chercheur devient partie prenante des interactions avec le sujet d'étude, ce qui lui permet d'avoir une connaissance approfondie des situations étudiées et ainsi pouvoir théoriser ses observations. Le principe et les outils qui découlent de ce travail de recherche sont le fruit de trois interventions menées en étroite collaboration avec des centres de santé du Québec. Ces trois interventions terrain servent de base d'observation et ont permis de proposer une hiérarchisation des relations d'antériorités des décisions qui doivent être prises, afin de concevoir un système d'entreposage. Le principe d'arborescence décisionnelle en conception de système d'entreposage (PADCSE) qui fut énoncé est donc un principe directeur qui permet d'apprécier la cohérence des systèmes d'entreposage.  De plus, il est proposé un filtre de cohérence qui vient systématiser l'évaluation de la cohérence tout au long de la conception du système d'entreposage. Le principe proposé donne naissance à un modèle de conception de système d'entreposage, ainsi qu'à une adaptation de modèle à un environnement de centralisation des stocks. L'aspect novateur de ce projet de recherche est de tisser la toile des liens qui unissent les différents outils de conception en entreposage, permettant ainsi d'offrir une vision holistique de la conception de système d'entreposage. De plus, le projet vient combler un manque dans la littérature. En effet, il est démontré dans la revue de littérature qu'il n'existe pas d'approche ou de modèle global permettant de concevoir un entrepôt. De plus, la littérature relève que la logistique hospitalière est en pleine effervescence et l'amélioration de sa performance présente une piste de solution intéressante pour contrer l'explosion des coûts en santé. Le travail qui suit présente, non seulement une approche méthodologique théorique de la conception de système d'entreposage, mais aussi l'application d'un ou plusieurs aspects de ce modèle à des interventions concrètes, ce qui permet d'en démontrer son applicabilité. Les prochaines étapes à cette recherche seraient l'application pratique du principe et du modèle de conception de système d'entreposage dans des secteurs d'activité autres que les soins de santé. Ces applications viendraient cristalliser l'aspect universel de cette recherche.  ABSTRACT: Create a storage system that is coherence, powerful and well balance with customer's needs, which is a major challenge that all industries will have to raise. This intervention-research was performed in the field of healthcare sector. The methodological approach chooses for this work is call research-action. Under this approach, the researcher will derive theory from practice, and that, based on the concept of evidence of facts (evidence-based research). Therefore, the researcher becomes part of the interaction with the subject of the study, which allows him to have a thorough understanding of the situations he is studying and thus to theorize observations. The principles and tools arising from this research are the result of three interventions conducted in collaboration with health centers in Quebec. These three interventions are the basis of observation and allowed us to propose a hierarchical relationship of prior decisions that must be taken to design a storage system. The research work proposes a hierarchical precedence decisions that have to be made during the design of a storage system.  The principle of decision tree in storage system design (PDTSSD) is a guiding principle that allows to assess the consistency of storage systems. In addition, we propose a coherence filter which systematizes the evaluation of consistency throughout the design of the storage system. The proposed principle also gives rise to a storage system design model and an adaptation to centralized inventory environment. The innovative aspect of this research project is to forge links between existing storage optimization tools in order to be a guiding principle of providing an overall design structure for complex storage systems. In addition, the project fills a gap in the literature. Indeed, it is demonstrated in the literature that there is no global approach or model to design a warehouse. In addition, the literature suggests that hospital logistics is booming and improving its performance might be a good solution to address the explosion of health care costs. The following paper presents not only a theoretical methodological approach to design a storage system, but also the application of one or more aspect of this model to concrete cases, thereby demonstrating its applicability. The next step in this research would be the practical application of the principle and design model in an industry other than health care. This application would crystallize the universal aspect of this research.


identifier: Dehbozorgi, M. (2014). Robust Pre-Clinical Software System for Real Time NIRS and EEG Monitoring  [Mémoire de maîtrise, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Ce mémoire présente la conception et l'implémentation d'un logiciel dédié au support d'un système bimodal NIRS et EEG d'imagerie cérébrale en temps réel. En effet, l'accès à l'information en temps réel concernant l'activité cérébrale est un facteur important permettant la détection de tout changement au niveau cortex du cerveau à un stade précoce. Or, les logiciels actuellement disponibles comparables à celui présenté ici n'offrent qu'une possibilité d'ajustement limitée des paramètres en temps réel ainsi que peu de fonctionnalité permettant l'analyse rapide et efficace des données. Le travail présenté dans ce présent mémoire a été réalisé au sein du groupe IMAGINC. Un groupe de recherche multidisciplinaire ayant comme objectif le développement d'un système d'imagerie cérébrale portatif, non invasif et sans-fil permettant d'imager le cortex entier en temps réel. Le module d'acquisition de données de ce système enregistre l'information de 128 canaux NIRS et 32 canaux EEG ainsi que différents accéléromètres et canaux analogiques le tout par l'entremise d'optodes et d'électrodes placées sur un casque d'enregistrement. Ces données sont ensuite envoyées par un lien de communication sans-fil au logiciel qui recueille et affiche l'état hémodynamique du sujet par l'entremise de son interface graphique. Il est ensuite possible de choisir différentes vues des cartes 2D du cerveau sur lesquelles les changements hémodynamiques sont présentés. La surveillance à distance de l'état du sujet est aussi possible puisque ces données peuvent être retransmises vers un autre ordinateur par un lien sans-fil. De plus, de par son interface graphique conviviale et intuitive, l'usager peut facilement ajuster différents paramètres de test tout au long de l'acquisition de données sans même l'interrompre. Dans le but d'optimiser les paramètres pour chaque sujet, une fonction de calibration automatique ajustant l'intensité d'illumination de chacun des émetteurs en quelques secondes a été implémentée. Pour faciliter le processus de test, il est possible de télécharger des fichiers (bipolaire et montage référentielle) contenant des paramètres de configurations préétablies pour le NIRS et l'EEG. Enfin, il est possible de faire une analyse automatique et rapide de l'état de tous les canaux NIRS durant les tests afin d'assurer une bonne connexion ainsi que la validité des données. Le système conçu est en mesure d'enregistrer et de traiter des données en temps réel sur une période de 24 heures. Les résultats obtenus ont été validés en utilisant des logiciels d'analyse de données NIRS similaires durant des tâches de finger tapping induisant un changement hémodynamique chez les sujets.  ABSTRACT: This master's thesis presents the design and implementation of a real-time software system to support a bimodal NIRS and EEG brain imaging device. Real-time information on brain activity is an important factor in early detection and diagnosis at the top level of the cortex of various brain disorders. Current software systems provide limited real-time parameter adjustment and automated features for quick and easy analysis. The project presented in this master's thesis is part of the multidisciplinary IMAGINC research group, with the objective of developing a wireless, non-invasive and portable brain imaging system that allows imaging of the whole cortex in real time. The hardware system is capable of recording data from 128 NIRS and 32 EEG channels, as well as additional accelerometer and analog channels through the optodes and electrodes mounted onto the helmet. The software system acquires the real-time data from the hardware module using a wireless connection and displays the hemodynamic variations on the user interface. The change in hemodynamic activity is displayed on a 2D map of the brain, with selection of different views. Remote monitoring is also possible since the data can be transferred wirelessly to another computer. Through the user-friendly and intuitive user interface, the user can control and adjust various test parameters throughout the acquisition without any interruption. In order to achieve maximum illumination setting for individual subjects there is an automatic calibration function that quickly adjusts the illumination intensity for each of the emitters in just a few seconds. Previously defined NIRS and EEG configuration files (bipolar and referential montage) can be uploaded for easy testing. An automated analysis feature quickly analyzes and reports the status of all NIRS channels during the test to ensure good connection and valid results. The designed system can successfully record and process data for a continuous period of up to 24 hours. The results have been validated using similar NIRS data analysis software during figure tapping tasks and the hemodynamic variations were as expected.


identifier: Moatari Kazerouni, A. (2014). Integrating Occupational Health and Safety in Facility Planning and Layout Design  [Thèse de doctorat, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: L'aménagement de l'usine est un atout pour les organisations. Il considère la conception, l'aménagement, l'emplacement et l'hébergement des personnes, des machines et des activités d'un système ou d'une entreprise dans son environnement physique. Les décisions appropriées sur l'aménagement de l'usine, concernant l'allocation spatiale des départements et des machines ainsi que les connexions nécessaires entre eux, ont pour but d'organiser la production le plus efficacement possible et d'améliorer la sécurité. Une usine bien conçue doit assurer qu'un espace suffisant est affecté à l'entretien et à l'exploitation que les mouvements non nécessaires sont évités et l'usine doit assurer que mouvement de la machine est bien considérée. Dans les deux dernières décennies, les chercheurs ont développé des modèles de simulation et de programmation mathématique pour estimer différentes mesures de performance d'un système de production. Alors que la préoccupation principale de ces modèles est de réduire le coût de manutention de matériel, la configuration d'une usine joue un rôle majeur dans la sécurité et la productivité des opérations. En dépit de sa grande importance, le point de vue de la santé et de la sécurité au travail (SST) a généralement été négligé dans la planification des installations. Il n'y a pas beaucoup de lignes directrices existent pour aider les industries à trouver des solutions raisonnables aux problèmes soulevés de sécurité dans la conception de l'aménagement d'une l'usine. En intégrant les aspects essentielles en matière de SST dans la phase initiale de conception d'un aménagement d'une usine, l'organisation évitera des conditions de travail dangereuses et des pertes financières résultant d'accidents sur le lieu de travail. L'objectif principal de cette thèse est de proposer une méthode pour l'intégration de la SST dans les décisions d'aménagement d'usine. Trois questions de recherche sont étudiées: (i) quels sont les facteurs de SST qui doivent être pris en compte lors de l'aménagement d'une usine, (ii) comment les facteurs de SST peuvent être mesurés quantitativement, et (iii) comment intégrer les facteurs SST dans les outils d'aménagement d'usine. Cette recherche propose un modèle pour les planificateurs de l'usine en ce qui concerne les aspects en matière de SST dans l'aménagement de l'usine. Une directive de SST est introduite pour être utilisée lors de l'aménagement de l'usine pour identifier les problèmes de sécurité. Un outil d'estimation du risque amélioré est proposé. Il peut être utilisé pour quantifier la valeur d'un risque associé aux problèmes de sécurité qui sont identifiés à l'aide les directives de SST. Cet outil est intégré dans l'outil d'aménagement de l'usine et une étude de cas est présentée pour démontrer l'efficacité de  la méthodologie. En utilisant l'outil proposé les différents facteurs de la SST seront considérés lors de l'aménagement d'une usine. Pour cette matière, les facteurs de sécurité sont examinés et sont inclus, tout en optimisant d'autres facteurs tels que les limitations de coût et de l'espace, ou la proximité des départements, qui ont souvent été les principaux objectifs de l'aménagement d'une usine.  ABSTRACT: Facility layout planning is becoming an asset for the organizations. It considers the design, layout, location and accommodation of people, machines and activities of a system or enterprise within a physical environment. Appropriate decisions on facility layout, concerning the spatial allocation of departments and machines as well as the required connections among them, can organize the production more efficiently and increase safety. A well-designed facility can ensure that adequate space is assigned for maintenance and operation that unnecessary movements are avoided, and the range of machine movement is considered. In the past two decades, researchers have developed simulation and mathematical programming models to estimate the performance measures of a production system. While the main concern with these models is to reduce the cost of material handling, the layout of a facility plays a major role in the safety and productivity of operations. Despite its immense importance, Occupational Health and Safety (OHS) perspective has been overlooked in facility layout planning. Little guidance exists to assist industries in finding reasonable solutions to the issues raised from safety in the layout design. By incorporating vital OHS aspects into the initial design phase of a facility layout, the organization will avoid unsafe work conditions and financial losses resulting from accidents. The main purpose of this dissertation is to propose a method of integrating OHS in the facility layout planning model. Three research questions are investigated: (i) what are the OHS factors that need to be considered in facility planning, (ii) how OHS factors can be measured quantitatively, and (iii) how OHS factors can be integrated in the facility planning models. This research proposes a tool for facility planners in regards to the OHS aspects in layout design. An OHS guideline is introduced to be used by facility planners for identifying the safety issues in designing a layout. An improved risk estimation tool is proposed. It can be used to quantify the risk value associated with the safety issues which are identified via the OHS guideline. This tool is integrated into the facility planning model and a case study is presented to illustrate the methodology. By using the proposed integrated facility planning tool, different OHS factors would be considered while designing the layout for a facility. For this matter, safety factors are considered and are included while optimising other factors such as cost and space limitations, or the closeness of departments, which have usually been the main objectives in layout design.


identifier: Pelletier, É. (2014). Étude expérimentale et modélisation de l'impact entre une bulle et une structure  [Mémoire de maîtrise, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Les écoulements diphasiques sont présents dans plusieurs applications industrielles. Notamment, ils sont d'une grande importance dans les générateurs de vapeur des centrales nucléaires. À l'intérieur de ces générateurs, des écoulements à bulles traversent des faisceaux de tubes et engendrent des vibrations substantielles sur ces derniers. Dans le but de prévoir le spectre des forces agissant sur ces tubes, un modèle numérique a été développé au sein de la chaire de recherche industrielle en interaction fluide-structure CRSNG/BWC/EACL. Bien que le modèle soit prometteur, certains éléments pourraient être affinés. Le but de ce mémoire est d'apporter par des méthodes expérimentales et théoriques des améliorations aux hypothèses à la base du modèle élaboré. Plus particulièrement, de développer des relations de fermeture pour la masse ajoutée de bulles dans un nuage de bulles. Également, de créer un modèle d'impact entre une bulle et une structure afin de connaître les efforts sur la bulle et sur la structure. Dans un premier temps, le problème de masse ajoutée est traité. Sous l'hypothèse d'un écoulement potentiel, une méthode de résolution d'écoulement à l'intérieur d'un nuage de bulle est développée. Les bulles sont considérées comme des sphères rigides de taille identique avec des conditions de glissement imposées à leur surface. Une relation permettant de prédire la force de masse ajoutée sur une bulle au centre d'un nuage est développée. Elle prend en compte un effet individuel, un effet de confinement et un effet induit par les autres bulles. Il est ainsi possible, à partir de la géométrie d'un nuage de bulle, de déterminer quelle sera la force de masse ajoutée subie par n'importe quelle de ces bulles. Ensuite, l'approche précédente est étendue pour le cas d'une bulle ellipsoïdale et déformable approchant d'un mur. Des relations de masse ajoutée sont développées tant pour le mode de translation que pour le mode de compression. La notion de force de jet est également discutée et son utilité pour la conservation de l'énergie est mise en évidence. Ces forces sont ensuite mises ensemble afin de créer un modèle d'impact sur un mur. Ce modèle peut non seulement servir à prédire les forces sur la bulle, mais également les forces sur le mur. Afin de valider ce modèle, plusieurs expériences ont été réalisées. Le premier montage permet de réaliser des impacts de bulles sur un mur fixe. De ces expériences, des relations de restitutions sont extraites. Elles permettent de prédire l'état de la bulle après collision à partir de ses caractéristiques initiales. Il devient évident que la catégorie de bulle (lente ou rapide) a un effet significatif sur la dynamique de la collision. Plus encore, l'élément clé qui dicte le comportement au rebond semble être le rapport d'aspect de la bulle.  ABSTRACT: Two-phase flows are present in many industrial applications. In particular, they are of interest in the steam generators of nuclear power plants. In these equipment, bubbly flows go through tube bundles and produce substantial vibration on the constitutive tubes. In order to model the force spectrum acting on the tubes, a numerical model was developed by the Industrial Research Chair in fluid-structure interaction NSERC/BWC/AECL. Although promising, some elements of the model could be refined. The purpose of this paper is to provide theoretical and experimental methods to improve the developed code. In particular, to develop added mass closure relations for bubbles in a cloud of bubbles. Also, to create a bubble-structure collision model. This model should allow the prediction of the forces acting on the bubble as well as the forces acting on the structure. To begin, the problem of added mass is treated. Under the potential flow theory, a method for solving the flow inside a cloud of bubbles is developed. The bubbles are considered as rigid spheres of the same size with a slip condition prescribed on their surface. From these flows, an expression to predict the added mass force on any given bubble is developed. It takes into account an individual effect, a confinement effect and an induced effect caused by other bubble accelerations. It is therefore possible, from a known geometry of bubbles, to determine what will be the added mass force exerted on any of these bubbles. Then, the above approach is extended to the case of an ellipsoidal and deformable bubble approaching a wall. Added mass relations are developed for both the translation mode for the compression modes. The concept of jet force is also discussed and its usefulness for energy conservation is highlighted. These forces are then put together to create an impact model on a wall. This model is used to predict the forces on the bubble and on the wall. To validate this model, several experiments were conducted. The first one is the impact of rising bubbles with a rigid horizontal wall. Restitution relations are extracted from the experimental results. These relations allow to predict the state of a bubble after impact from the characteristics before impact. It becomes clear that the category of bubble (slow or fast) has a significant effect on the collision behavior. Moreover, the key element that drives the rebound behavior seems to be the aspect ratio of the bubble. As a second experimental part, the impact of rising bubbles on a floating structure was performed. Experiments shows that the floating structure experiences a repulsive from the bubble. This force is becomes significant for bubble-wall distances of approximately 5 bubble radius. Although the analysis is preliminar, the model predicts the right order of magnitude for this repulsive force. These forces are of the order of micronewton.


identifier: Gilli, Q. (2014). Un modèle de patient pour la simulation des parcours de soin  [Mémoire de maîtrise, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Le cancer est la première cause de mortalité au Canada et presque la moitié de la population canadienne en développera un. Le traitement du cancer se caractérise par la convergence de nombreux services (ambulatoire, hospitalier, clinique, nutritionnel, etc.) et donc une complexité organisationnelle pour leur intégration. Pour diminuer l'impact de cette maladie sur la société, augmenter le taux de guérison et la qualité de vie, des mesures de standardisation de l'approche thérapeutique ont été mises en place. Ainsi pour améliorer ces standards il est nécessaire de tester régulièrement de nouvelles approches autant thérapeutiques qu'organisationnelles. Mais ces tests sont couteux et longs à mettre en place. Ce mémoire développe les bases d'une plateforme de simulation capable de simuler l'ensemble de la trajectoire de soin du cancer colorectal, de l'arrivée du patient jusqu'à la fin de son traitement, tout en prendre en compte les ressources utilisées ainsi que l'aspect physiologique et psychologique des patients. Celle-ci permettrait d'effectuer un grand nombre de tests organisationnels en quelques heures et aidera à la gestion de l'hôpital. Plus spécifiquement ce mémoire détaille un modèle d'évolution du cancer colorectal en fonction du temps et des traitements qui lui sont appliqués sur l'ensemble de son développement de son apparition à la fin des traitements n'effectuent pas le patient. De plus, un modèle préliminaire de la prise de décision du médecin quant au traitement à suivre par le patient est également décrit. Le modèle d'évolution du cancer, en plus de servir de base pour la plateforme de simulation, pourra servir d'outil d'aide à la décision pour le traitement des patients.  ABSTRACT: Cancer is the leading cause of death in Canada, and almost half of the Canadian population will develop one. The treatment of cancer is characterized by the convergence of many services (ambulatory, hospital, clinical, nutritional, etc.) and therefore an organizational complexity for their integration. To reduce the impact of this disease on society, increase the cure rate and quality of life, action to standardize the therapeutic approach were implemented. And to improve these standards it is necessary to test regularly _ new therapeutic approaches and organizational. But these tests are expensive and time consuming to implement. This paper develops the foundations of a simulation platform able to simulate the whole trajectory of care for colorectal cancer, when the patient arrives until the end of treatment, while taking into account the resources used as well as physiological and psychological aspects of patients. This would allow doing a large number of organizational tests in a few hours and helping the management of the hospital. More specifically, this paper describes a model of evolution of the colorectal cancer over time and treatments, over his entire development time from his appearance until the end of patient's treatment. In addition, a preliminary model of decision-making by the doctor for treatment to be followed by the patient is also disclosed. The evolution model of cancer, in addition to serving as a basis for the simulation platform, can be used as a tool for decision support in the treatment of patients.


identifier: Kalonji, A. K. (2014). Étude du comportement hydrogéologique de couvertures avec effet de barrière capillaire faites entièrement de matériaux miniers  [Mémoire de maîtrise, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Le site minier générateur du drainage minier acide (DMA) doit être restauré afin de limiter sa contamination à long terme sur l'environnement. Pour ce faire, à la fin des opérations minières, les couvertures avec effets de barrière capillaire (CEBC) généralement en sols naturels sont notamment utilisées comme barrière à l'oxygène pour isoler les résidus miniers générateurs de DMA de son environnement immédiat. Des contraintes économiques, des contraintes liées à l'acceptabilité sociale et les impacts du décapage (empreinte environnementale) sur les sites d'approvisionnement des matériaux naturel de recouvrement, font que les entreprises minières sont de plus en plus intéressées à utiliser des stériles miniers non générateur du DMA en substitution aux sols naturels comme matériaux de base pour constituer les couches de bris capillaires des recouvrements. L'objectif général de ce projet de recherche consistait à évaluer le comportement hydrogéologique d'une CEBC faite entièrement des matériaux miniers (rejets de concentrateur désulfurés provenant d'un procédé de désulfuration et stériles miniers non générateur du DMA). De façon plus spécifique, les objectifs du projet consistaient à : 1) caractériser les propriétés hydrogéologiques des stériles miniers (avec granulométrie tronquée) et des résidus miniers désulfurés; 2) évaluer en laboratoire, en colonnes instrumentées, le comportement de CEBC faites entièrement de matériaux miniers ; 3) simuler les essais en colonne à l'aide d'un code numérique 1D permettant de modéliser l'écoulement de fluide (eau et gaz) en milieu non saturé ; et 4) utiliser la modélisation numérique 2D pour valider la possibilité de restaurer à l'aide d'une CEBC faite des résidus de concentrateur et des stériles miniers, le parc principal à résidus de la mine LaRonde (Agnico Eagle Mines Limited).  ABSTRACT: The acid mining drainage (AMD) generating mine sites must be restored to limit their long-term contamination of the environment. At the end of mining operations, covers with capillary barrier effects (CCBE), generally made of natural materials soils, are used as an oxygen barrier to isolate the tailings that generate acid mining drainage (AMD) from their immediate environment. Due to economic and social acceptability contraints and to the environmental impact of stripping (footprint) of natural soil pits, mining companies are increasingly interested in using non-acid generating waste rock as a substitute for natural soils as base materials to form capillary break layers in covers. The overall objective of this study was to evaluate the hydrogeological behaviour of CCBE made entirely of mining materials (desulphurized tailings from a desulphurization process and non-acid generating waste rock). The specific objectives of this project were : 1) to characterize the hydrogeological properties of waste rock (with truncated size) and desulphurized tailings; 2) to evaluate in laboratory instrumented columns the effectiveness of CCBE made entirely of mining materials; 3) to simulate the column tests using a 1D numerical code to model the fluid (water and gas) flow in the unsaturated media; and 4) to validate with 2D numerical modeling the ability to restore LaRonde tailings impoundment (Agnico Eagle Mines Limited) using a CCBE made of low-sulfide tailings and non-acid generating waste rock.


identifier: Hosseinpour, A. (2014). Developing an Automatic Model for Reconstructing Daily Flow in Ungauged Basins  [Thèse de doctorat, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Les séries des écoulements ne sont pas mesurées directement. Leur estimation peut parfois s'accompagner d'erreurs considérables. Comme ces valeurs sont importantes dans la planification de la production hydroélectrique, il s'avère donc important de reconstruire ces séries d'écoulement avec suffisamment de précision. Différentes méthodes de reconstruction des écoulements ont été développées au cours de dernières années, et plusieurs facteurs importants doivent être analysés lors du choix de la méthode la plus appropriée. Dans cette thèse, un algorithme est proposé pour déterminer la méthode la plus appropriée dans la détermination de la série fiable des valeurs d'écoulement pour chaque étude de cas analysée. Cet algorithme permet de choisir les méthodes de calcul des séries d'écoulement à la fois pour la période de temps avant la construction du réservoir que pour la période post-réservoir, selon la disponibilité de données dans les bassins environnants.  ABSTRACT: Since flow values for basins are indirectly measured and the estimations of these values may be at times accompanied by a considerable amount of uncertainty, it is desirable to reconstruct a reliable set of flow series as these values are important for water resource management and flow prediction. Different methods of flow reconstruction have been developed during recent years. As the quality of available flow data are not the same for different time periods, different flow reconstruction methods should be selected for each different time period. In this thesis, an algorithm will be proposed in order to determine the most appropriate family of flow reconstruction method for each case study scenario. This algorithm will help to choose the best method to reconstruct flow values for both for Pre-Reservoir Construction Period (Pre-R) and Post-Reservoir Construction period (Post-R), depending on the availability of data and other factors.


identifier: Boutrouka, R. (2014). Développement d'un film à base de polypropylène ayant des propriétés mécaniques et de scellage thermique améliorées  [Mémoire de maîtrise, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Les films plastiques utilisés dans les emballages alimentaires sont souvent composés de plusieurs couches, chacune ayant un rôle spécifique pour protéger l'aliment de l'environnement extérieur. Dans cette étude on s'intéresse spécifiquement à la couche intérieure, dite couche de scellage, et spécialement la couche de scellage à base de polypropylène. Ce dernier est de plus en plus utilisé pour des applications d'emballage spécifique et constitue une meilleure alternative au polyéthylène, le matériau de scellage par excellence, notamment grâce au développement de nouvelles générations de polypropylène. Trois polymères de structure moléculaire différente (un homopolymère, un copolymère éthylénique aléatoire et un copolymère éthylénique aléatoire élastomère) ont été sélectionnés puis caractérisés et des films à base de ces trois résines ont été produits par extrusion à l'échelle laboratoire.  Dans la première partie de ce travail, une caractérisation thermique, rhéologique et chromatographique a été réalisée afin d'élucider la différence dans la structure moléculaire de ces trois polymère. Il a été montré que l'élastomère à une structure relativement linéaire avec une distribution de poids moléculaire étroite et un degré de branchement moins élevé en comparaison avec les deux autres polymères. On a pu aussi constater que la température de fusion et le degré de cristallinité du copolymère sont plus bas que ceux de l'homopolymère à cause de la présence des groupes d'éthylène dans le premier. Dans la seconde partie de cette étude, les propriétés de la tenue à chaud (Hot tack) et les propriétés du thermoscellage (Heat seal) ont été déterminées pour les films à base de résines pures, pour des mélanges de l'élastomère avec l'homopolymère et pour des mélanges de l'élastomère et le copolymère. D'abord, il a été montré que la température d'initiation de scellage (de la tenue à chaud et du thermoscellage) est régie par la température de fusion et le degré de cristallinité et que l'augmentation de la teneur de l'élastomère dans les mélanges entraine une diminution de la température d'initiation de scellage. Ensuite, on a pu montrer que la force de scellage dépend de la facilité de l'interdifussion des chaînes moléculaire à travers l'interface de scellage. Finalement, on a pu constater que la force du thermoscellage augmente par recristallisation à l'interface de scellage après refroidissement. Dans la troisième partie de cette étude, on a déterminé les propriétés mécaniques de traction, de perforation, de la résistance à déchirure et la résistance à l'impact. Il a été montré que plusieurs de ces propriétés sont améliorées par l'ajout d'une certaine quantité de l'élastomère au copolymère et à l'homopolymère, notamment la résistance à la déchirure et à l'impact.  ABSTRACT: Polymer films used in food packaging are often composed of several layers, each has a specific role to protect the food from the outside environment. In this study we are specifically interested in the inner layer, known as sealing layer, and particularly the polypropylene-based sealing layer. The latter is increasingly used for specific packaging applications and provides a better alternative to polyethylene, premier sealing material, including through the development of new generations of polypropylene. Three polymers of different molecular structure (an homopolymer, a random ethylene copolymer and an elastomeric ethylene random copolymer) were selected and then characterized and films based on these three resins were produced by extrusion on a laboratory scale. In the first part of this work, thermal, rheological and chromatographic characterization was performed to elucidate the difference in the molecular structure of these three polymers. It has been shown that the elastomer has a linear structure with a narrow molecular weight distribution and low branching in comparison with the two others polymers. It was also found that the melting temperature and crystallinity of the copolymer are lower than those of the homopolymer due to the presence of ethylene groups in the former. In the second part of this study, hot tack and heat seal properties were determined for films based on pure resins, for elastomer/homopolymer and elastomer/copolymer blends. First, it was shown that the seal initiation temperature (for hot tack and heat seal) is governed by the melting temperature and crystallinity and the increase of the elastomer  content in blends leads to a decrease of the seal initiation temperature. Then, it was shown that the sealing force depends on the ease of chains diffusion across the sealing interface. Finally, it has been found that the strength of the heat sealing increases by recrystallization in the sealing interface after cooling. In the third part of this study, tensile, puncture, tear and impact properties were determined. It has been shown that many of these properties are improved by adding a certain amount of the elastomer to the copolymer and the homopolymer, particularly the tear strength and impact resistance.


identifier: Tireh Dast, M. (2014). Biomechanical Response of the Epiphyseal Vertebral Growth Plate under Static and Cyclic Compression: A Finite Element Study  [Mémoire de maîtrise, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: La scoliose idiopathique de l'adolescent (SIA), qui implique une déformation tridimensionnelle de la colonne vertébrale, affecte 1 à 3% des adolescents, principalement des filles. Les influences mécaniques sur la croissance du rachis jouent un rôle important dans la progression de la courbure chez les patients SIA, notamment pendant les périodes de croissance rapide comme l'adolescence. Les traitements sans fusion du rachis, via la modulation mécanique locale de la croissance osseuse, ont montré des avancées prometteuses pour le traitement précoce des déformations modérées de la colonne vertébrale. Des études in vivo récentes sur les plaques de croissance de rats, utilisant des chargements statiques et dynamiques équivalents au niveau de la contrainte moyenne appliquée, ont montré que les chargements dynamiques étaient aussi efficaces que les chargements statiques en termes de modulation de croissance, mais moins dommageables pour l'intégrité de la plaque de croissance en comparaison aux chargements statiques [1, 2]. Cependant, il a été montré que la combinaison de hautes fréquences et d'amplitudes d'oscillations conduit à des inflammations tissulaires. Comme approche complémentaire à l'approche expérimentale pour investiguer la biomécanique du rachis, la modélisation numérique fournit une plateforme pour approfondir nos connaissances sur les structures du rachis et leurs comportements mécaniques [3]. En utilisant les simulations numériques, un paramètre peut aisément être modifié afin d'investiguer son effet spécifique en maintenant les autres paramètres constants. La modélisation par éléments finis constitue l'une des méthodes numériques couramment utilisées ; elle se base sur une méthode numérique rapide pour des analyses de contraintes et de déformations de problèmes complexes, en évitant les limites et difficultés associées aux études expérimentales. Bien que les modèles poroélastiques aient été développés pour investiguer la réponse dépendante du temps des tissus rachidiens, le comportement biomécanique comparatif de tissus cartilagineux, tels que les plaques de croissance sous chargements statiques vs. dynamiques, n'a pas encore été clairement déterminé [3, 4] et pourrait apporter des connaissances sur la compréhension de l'interaction entre les chargements mécaniques et le métabolisme tissulaire. L'objectif principal de ce projet était d'étudier la réponse biomécanique de la plaque de croissance soumise à des compressions statique et dynamique, en utilisant des modèles par éléments finis. Afin d'atteindre cet objectif, un modèle axisymétrique poroélastique de la plaque  ABSTRACT: Adolescent idiopathic scoliosis (AIS), a 3D deformity of the spine, affects 1-3% of adolescents, mainly females. Mechanical influences on spinal growth play an important role in AIS curve progression, mainly during the rapid growth periods such as adolescence. Fusionless corrective techniques of the spine, by means of local mechanical modulation of bone growth, have shown promising advances in the early treatment of moderate spinal deformities. Recent in vivo studies on rat growth plates using matched static and cyclic loadings in terms of average stress showed that cyclic loads were as efficient as static loads in terms of growth modulation but less detrimental to the growth plate integrity compared to static loads [1, 2]. However, it was shown that the combination of high frequency and oscillation amplitude resulted in infection in the rats. As a complementary approach to investigate spinal biomechanics from experiments, computational modeling provides a platform to extend our knowledge about spinal structures and their mechanical behavior [3]. Using computational modeling, one parameter can be changed easily to investigate its effect while the other parameters are kept constant. Finite element modeling is one of the widely used computational methods; it provides a fast numerical method for stress and strain analysis in complex problems, while avoiding limitations and difficulties associated with experimental studies. Although poroelastic models have been developed to investigate the time-dependent response of the spinal tissues, the comparative biomechanical behavior of cartilaginous tissues such as growth plates under static vs. cyclic loads has yet to be fully understood [3, 4] and could provide insights on understanding of the interaction of mechanical loading and tissue metabolism. The objective of this project was to study the biomechanical response of the growth plate to static and cyclic compressions using finite element models. To achieve this objective, an axisymmetric biphasic model of growth plate was first developed to investigate stress components and deformation within the model for different transversal permeabilities and peripheral pore pressures (part one). Then, a finite element model of a spinal functional unit was used to investigate the same parameters as well as fluid content using a more realistic model (part two). This thesis aimed at verifying the hypothesis that Cyclic and static compressive loads show the same total stress but different pore pressure (stress in fluid phase) and effective stress (stress in solid matrix) within growth plates.


identifier: Ducrocq, É. (2014). Impact de l'hyperparamètre alpha sur l'algorithme d'analyse de textes Latent Dirichlet Allocation  [Mémoire de maîtrise, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: L'algorithme de classification non supervisée de documents Latent Dirichlet Allocation (LDA) est devenu en l'espace d'une dizaine d'années l'un des plus cités dans la littérature du domaine de la classification. Cet algorithme a la particularité de permettre à un document d'appartenir à plusieurs thématiques dans des proportions variables. Celui-ci se base sur un hyper-paramètre encore peu étudié dans la communauté scientifique, le paramètre α qui contrôle la variabilité des thématiques pour chaque document. Ce paramètre correspond à l'unique paramètre de la distribution de Dirichlet. Il définit la probabilité initiale des documents dans le contexte du LDA. À chaque extrême du spectre des valeurs que l'on peut assigner à ce paramètre, il devient possible de limiter chaque document à une seule thématique, jusqu'à forcer tous les documents de partager toutes les thématiques uniformément. Le présent mémoire tente d'illustrer le rôle du paramètre α et de démontrer l'effet qu'il peut avoir sur la performance de l'algorithme. Le paramètre α est un vecteur dont la longueur correspond au nombre de thématiques et qui est généralement fixé à une valeur constante. Cette valeur peut être soit déterminée arbitrairement, soit estimée durant la phase d'apprentissage. Une valeur faible amène la classification vers un petit nombre de thématiques par document, et à l'inverse une valeur élevée amène à assigner plusieurs thématiques par documents. Certains travaux de Wallach et coll. ont démontré que des distributions non uniformes à ce paramètre pouvaient améliorer la mesure de classification de l'algorithme LDA. Ces travaux ont été effectués avec des données réelles pour lesquelles nous ne connaissons pas la distribution des thématiques sous-jacentes. Ces données ne permettent donc pas de valider si l'amélioration obtenue provient du fait que la distribution des thématiques correspond effectivement à une distribution non uniforme dans la réalité, ou si au contraire d'autres facteurs liés à des minimums locaux du LDA ou d'autres facteurs circonstanciels expliquent l'amélioration. Pour étudier cette question, notre étude porte sur des données synthétiques. Le LDA est un modèle génératif qui se prête naturellement à la création de documents synthétiques. Les documents sont générés à partir de paramètres latents connus. L'hypothèse naturelle qui est faite est évidemment de présumer qu'en arrimant le paramètre α utilisé avec l'algorithme LDA à la fois pour la génération des données et pour l'apprentissage, la performance sera la meilleure. Les résultats démontrent que, contrairement aux attentes, la performance du LDA n'est pas nécessairement optimale lorsque les α de la génération et de l'apprentissage sont identiques. Les performances optimales varient selon les valeurs α du corpus. Les différences les plus marquées se trouvent lorsque le corpus tend à être composé de documents mono-thématiques, auquel cas les α d'apprentissage uniformes fournissent les meilleures performances. Les différences de performance s'amenuisent à mesure que les valeurs de α deviennent grandes et que les corpus sont composés de thématiques multiples. On observe alors moins de différences de performance et aucune tendance claire ne surgit quant à la performance optimale. Wallach et coll. ont démontré qu'une distribution non uniforme pour α pouvait donner de meilleurs résultats, ce qui ne corrobore pas les conclusions de cette étude. Cependant, les raisons de l'amélioration obtenues demeurent encore hypothétiques. D'une part, les résultats proviennent de corpus réels, qui peuvent s'avérer plus complexes ou relativement différents du modèle du LDA. D'autre part, la différence peut aussi provenir de l'approche utilisée pour l'entraînement des variables latentes, ou encore parce que l'asymétrie du paramètre α était plus faible que pour notre étude. L'amélioration de leur performance pourrait provenir d'un maximum local. Car, contrairement à notre étude, il est difficile avec des données réelles de tenter d'explorer l'espace des paramètres latents d'un corpus puisqu'ils sont inconnus. Une autre contribution de cette étude est d'améliorer la performance du LDA par l'initialisation d'un de ses paramètres latents, la distribution des mots par thématique (la matrice β). Nous utilisons une méthode de classification non supervisée basée sur l'algorithme bayésien naïf. Il en est ressorti un gain de performance substantiel dans le cas de corpus mono-thématiques en plus d'une meilleure fiabilité par des résultats plus stables. Une dernière contribution aborde la problématique de la comparaison de classifications selon leur représentation des thématiques. Cela a amené à définir une mesure de similarité de matrices qui est robuste à la permutation et à la rotation. Ce travail est toujours en cours, mais nous rapportons les résultats partiels, car ils fournissent une contribution non négligeable. En plus de notre contexte, cette mesure peut avoir des applications dans plusieurs autres domaines où il faut évaluer et comparer des résultats d'algorithmes non supervisés, notamment comme la factorisation de matrices par valeurs non négatives (NMF), ou tout autre contexte où les résultats d'un algorithme s'expriment sous forme matricielle, mais où le résultat escompté peut être transformé par rotation et par permutation ce qui complexifie la comparaison.  ABSTRACT: Latent Dirichlet Allocation (LDA) is an unsupervised text classification algorithm that has become one of the most famous and quoted algorithm within the last ten years. This algorithm allows documents to belongs to several topics. LDA relies on an hyperparameter that is generally fixed and received little attention in the scientific community. This variable, α, is a vector that controls the proportions of topics in documents. It is the sole parameter of the Dirichlet probability distribution and it defines the initial probability of documents in the LDA model. Through α, one can force every documents to be composed of a single topic, or conversely make every document share the same mixture of topics. This thesis investigates the role of the α hyperparameter on the document classification performance of LDA. The α vector's length corresponds to the number of topics, which is initially defined to a constant value. This value can either be defined arbitrarily, or estimated during the learning phase. A small value leads to a small number of topics per document and vice-versa. Work by Wallach and al. has demonstrated that non-uniform distributions of this vector parameter could enhance the classification performance of the LDA algorithm. This work has been conducted with real data, for which the underlying distribution of topics is unknown. Therefore, it does not allow to verify if the the improvement effectively comes from a better fit of the α parameter to real data, or if it comes from some other reasons such as better avoidance of local minima. To investigate this question, our study is conducted with synthetic data. The LDA is a generative model and the generation of documents from an underlying LDA latent parameter configuration is straightforward. The documents are generated from known distributions of topics. The obvious hypothesis is to expect that the best performance of the classification will be obtained when the vector α for the corpus generation is identical to the one of the LDA training. Contrary to expectations, results show that the performance is not better when α of the corpus is identical to the training one. The performances vary across the range of corpora α parameter. The strongest differences are observed when the corpus tends to be composed of mono-topics documents, in which case a uniform α tends to give better performance. The differences become smaller as α values get larger, until the corpus is composed of multiple well-distributed topics. In that case, we find smaller performance differences, and no clear performance trend emerges. These results run against Wallach and al. results who have demonstrated that a non-uniform distribution for α can lead to better results. However, the reasons for their improvements remain unclear. On one hand, they were relying on real corpus, that can be more complex or be relatively different from the LDA model. On the other hand, the differences could be related to the LDA latent variable training algorithm, and their improvements could be due to a local maximum, or because the α parameter distribution was flatter than in our study. Unlike our study, it is hard to explore the space of latent variable of a corpus with real data and therefore to rule out the possibility that the real data is subject to local tendencies. Another contribution of this study is the improvement of the LDA through the initialization of one of its latent parameter, namely the distribution of words per topic (the β matrix). We use an unsupervised classification method based on the naive Bayes algorithm. It yields a substantial improvement of performance in the case of uni-topic corpus, in addition to a greater reliability as the results are more stable across simulation runs. A last contribution of our work addresses the problem of comparing classifications along their topic representation. This lead us to define a new similarity measure, which is resilient to permutation and rotation. This is still ongoing work, but we present partial results as an appendix of this document, since we believe it is a significant contribution. In addition to its use in our own context, this measure can have applications in several other fields where we require to evaluate and compare results coming from unsupervised algorithm results, such as the non-negative matrix factorization (NMF), or any other applications where the results can be expressed as a matrix that can be subject to permutations and rotations of its dimensions, which makes the comparison complex.


identifier: Munezero, E. (2014). Une heuristique en deux phases pour la confection d'horaires de personnel avec transferts inter-départementaux d'employés  [Mémoire de maîtrise, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: L'un des problèmes classiques de la recherche opérationnelle est la confection des horaires de travail personnalisés. L'optimisation des horaires de travail vise à spécifier, pour chaque jour de l'horizon de planification, la séquence des jours de travail et de repos de chaque employé, à construire des quarts de travail ainsi qu'à affecter ces quarts aux employées. Dans un contexte multi-activités, cela inclura de générer également les séquences d'activités exécutées dans chaque quart de travail. La plupart des grandes entreprises sont divisées en départements. La gestion de la main-d'oeuvre se fait en rattachant un ensemble d'employés à chacun de ces départements. De plus, en tenant compte de l'évolution professionnelle des employés, la plupart se retrouvent rattachés à plus d'un département et acquièrent ainsi de l'expérience dans plusieurs d'entre eux tout au long de leur carrière. Les employés se retrouvent donc qualifiés à travailler dans plusieurs départements au sein d'une même entreprise. Dans ce mémoire de maîtrise, nous nous intéressons à la confection d'horaires de travail personnalisés en tenant compte de la possibilité de transférer des employés entre les départements. Cela se présente notamment dans les magasins à grande surface où un employé peut passer d'un département à un autre durant son quart de travail. Il s'agit donc d'un contexte multi-départements où chaque département est mono-activité, c'est-à-dire que nous considérons une seule activité par département. De plus, chaque employé peut travailler au plus dans deux départements par quart. Quand il doit travailler dans deux  départements, l'un d'eux doit nécessairement être son département d'origine. Chaque employé est qualifié pour un ensemble donné de départements en dehors du département auquel il est rattaché à l'origine. Par ailleurs, les courbes de demandes pour chaque département ainsi que les qualifications des employés sont connus à l'avance. Aussi, les règles de la convention collective relativement aux horaires ainsi que d'autres règles entreront en jeu pour générer des horaires réalisables. L'objectif principal du problème est de minimiser la somme pondérée des coûts totaux. Ces derniers sont principalement composés de quatre types de coûts différents : (1) le coût associé aux heures travaillées, (2) des pénalités pour le transfert de personnel entre départements, (3) le coût total des périodes en sous-couverture et (4) le coût total des périodes en sur-couverture. Le coût de travail est calculé pour chaque employé en fonction de la durée de son quart de travail. Le coût de transfert, quant à lui, est calculé en fonction de la durée du transfert. Pour une période de transfert donnée, ce coût s'ajoute ainsi au coût de travail de la même période. Par ailleurs, la satisfaction de la demande en main-d'oeuvre n'est pas toujours possible notamment dans le cas où la demande excède le nombre total d'employés disponibles. Pour cela, on permet la sous-couverture et la sur-couverture de la demande moyennant des pénalités sous forme de coûts : il s'agit des coûts de sous et sur-couverture. Alors que les coûts de travail et de transfert dépendent de l'employé effectuant le quart et de la durée des périodes considérées, les coûts de sous et sur-couverture dépendent quant à elles du département au sein duquel on fait face à la sous-couverture ou à la sur-couverture. L'objectif principal de ce projet de recherche est donc de proposer une méthodologie de confection d'horaires de travail personnalisés afin de résoudre efficacement ce problème. Des jeux de données réels de grande taille seront utilisés pour tester et valider les différents modèles et algorithmes proposés. En pratique, les transferts sont planifiés séquentiellement à la main après avoir fait l'affectation par département. Nous commençons d'abord par automatiser ce processus en développant un algorithme glouton. Nous proposons ensuite une amélioration qui consiste à remplacer l'algorithme glouton par un modèle global résolu directement par Xpress-MP qui permet de traiter le problème au complet comme un problème mixte en nombres entiers en ayant une vue globale pour le calcul des transferts. La résolution du modèle global permet d'assigner à chaque employé, durant l'horizon de planification, un ensemble de quarts personnalisés admissibles. Pour cela, nous fournissons une énumération explicite des quarts de travail notamment l'heure de début, la durée du quart de travail, la durée de transfert et le placement du transfert pour chaque quart. Par conséquent, on se retrouve avec un très grand nombre de possibilités ce qui augmente la complexité du modèle et le temps d'exécution. Par la suite, nous proposons une approche à deux phases pour résoudre le problème de confection d'horaires avec transferts entre les départements pour lequel la résolution d'un modèle mathématique global échoue sur les instances de grande taille. En effet, formuler explicitement tous les quarts de travail en portant une certaine exibilité sur la définition des heures de début, des durées ou du placement des périodes de transferts produit un très grand nombre de possibilités et augmente la complexité du modèle. Dans l'approche à deux phases, un modèle séquentiel département par département est utilisé dans la première phase sans permettre les transferts. La solution obtenue est alors ré-optimisée dans la seconde phase en permettant les transferts entre les départements. Nous présentons les résultats pour les différents modèles proposées dans la deuxième phase. Le modèle séquentiel département par département vise à assigner à chaque employé un quart de travail dans son département d'origine. Un modèle mathématique en nombres entiers résolu par Xpress-MP est alors utilisé. Différentes approches de résolution sont proposées pour la seconde phase de réoptimisation incluant un algorithme glouton et des modèles linéaires en nombres entiers aussi résolus par Xpress-MP. Les expérimentations numériques réalisées sur différents jeux de données de grande taille montrent que les temps de calcul sont nettement moindres avec la méthode en deux phases. De plus, l'heuristique assure une couverture de la demande totale à plus de 99.8%. Elle améliore aussi les résultats par rapport à la pratique, soit l'algorithme glouton. Par contre, la qualité des solutions est grandement détériorée (d'environ 30%) pour les instances de petite taille. Par ailleurs, des tests montrent que l'heuristique pourrait s'améliorer encore plus en permettant de remettre en cause les quarts internes. Pour les instances de grande taille rencontrées en pratique, l'heuristique permet d'obtenir des solutions en des temps plus qu'acceptables, soit moins de 2 minutes pour des instances avec 8 départements et 191 employés.  ABSTRACT: One of the classic problems of operational research is building customized work schedules. The optimization of working hours is intended to specify, for each day of the planning horizon, the sequence of the days of work and rest for each employee, to build shifts and to assign these shifts to employees. In a multi-activity context, this will also include the generation of activity sequences carried out in each shift. Most large companies are divided into departments. The management of the labor is done by assigning a set of employees in each of these departments. In addition, taking into account the professional development of employees, most are found assigned to more than one department and thus gain experience in several of them throughout their careers. Employees are therefore qualied to work in several departments within the same company. In this master's project, we focus on the computation of customized work schedules taking into account the possibility of transferring employees between departments. This occurs especially in large retail stores where employees can move from one department to another during their shift. It is therefore a multi-department environment where each department is mono-activity, that is, we consider a single activity by department. In addition, each employee can work at least in two departments in a shift. When assigned to two departments in the same shift, one of them must be his origin department. Each employee is qualied for a given set of departments outside the department to which he is originally attached. Moreover, the demand curves for each department and the qualifications of employees are known in advance. Also, the rules of the collective agreement as well as other rules will come into play to generate easible schedules. The main goal of the problem is to minimize the weighted sum of the total costs. These are mainly composed of four types of costs: (1) the cost associated with worked hours, (2) penalties for the transfer of sta between departments, (3) the total cost of under-coverage periods and (4) the total cost of over-coverage periods. Labor cost is calculated for each employee on the basis of the duration of his shift. The cost of transfer, meanwhile, is calculated on the basis of the duration of the transfer. For a given transfer period, this cost adds to the cost of work for the same period. Moreover, the satisfaction of the demand for labor is not always possible, especially in cases where demand exceeds the total number of employees available. For this, we allow under-coverage and over-coverage subject to penalties in the form of costs: these are under and over-coverage costs. While working and transfer costs depend on the employee making the shift and the length of the relevant periods, the costs of under and over-coverage depend on the department in which the under-coverage or over-coverage occurs. The main objective of this research project is therefore to propose a methodology for customized work schedules in order to eectively solve this problem. Real data sets of large size will be used to test and validate the various models and algorithms proposed. In practice, transfers are scheduled sequentially by hand after assigning departments. First this process is automated using a greedy algorithm. Then we suggest an improvement by replacing the greedy algorithm by a global model solved using Xpress-MP that process the whole problem as a MIP while keeping a global view during transfers calculations. The resolution of the global model allows to assign to each employee during the planning horizon, a set of feasible shifts. To do this, we provide an explicit enumeration of shifts including the start time, the duration of the shift, the duration of transfer and lacement of transfer for each shift. As a result, we are left with a very large number of possibilities that increases the complexity of the model and the solution time. Subsequently, we propose a two-phase heuristic approach to solve the problem when the solution of the global model fails for large instances. Indeed, enumerating explicitly all shifts can produce a very large number of options given high exibility on the shift start times, duration, transfer period placement. In the two-phase approach, a sequential model department by department is used in the first phase without allowing transfers. The resulting solution is then re-optimized in the second phase by allowing transfers between departments. We present the results for different models in the second phase. The sequential model department by department aims to assign to each employee a shift in its original department. An integer mathematical model solved by Xpress-MP is used. Dierent approaches are proposed for the second phase of re-optimization including a greedy algorithm algorithm and integer linear models also solved by Xpress -MP. Numerical experiments performed on various large data sets show that the processing time is signicantly lowered with the two-phase heuristic approach. In addition, using this twophase heuristic approach, we are able to cover the total demand at 99.8%. It also improves the results compared to the greedy algorithm which reflects what is done in practice. However, the quality of solutions is greatly deteriorated (by about 30%) for smaller sets. Moreover, tests show that the heuristic could be even better if we question the internal shifts. For larger instances encountered in practical case, the two-phase heuristic approach provides solutions in very acceptable time, namely, less than 2 minutes for instances of 8 departments and 191 employees.