identifier: Jocelyn, S. (2017). Estimation quantitative du risque lié aux machines en exploitant des rapports d'enquête d'accident et l'analyse logique de données  [Thèse de doctorat, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Les préventionnistes en sécurité des machines utilisent différents outils, dont des rapports d'enquêtes d'accidents, pour les aider dans l'identification des risques en milieu de travail. L'information est alors extraite ponctuellement, en lisant un rapport à la fois. Par la suite, les rapports consultés risquent de sombrer dans l'oubli. En matière de gestion du risque, l'identification du risque est succédée par l'estimation du risque. Les préventionnistes en sécurité des machines utilisent généralement des outils qualitatifs pour estimer le risque. Cet aspect qualitatif crée de la subjectivité dans les prises de décision quant aux moyens de réduction du risque. De plus, la nature statique de ces outils contraint son utilisateur à des paramètres du risque prédéterminés. Si d'autres paramètres sont requis pour mieux définir le risque qui a évolué, ces outils seront incapables de les intégrer. Cela peut conduire à des décisions inadaptées en matière de réduction du risque. Pour pallier ces inconvénients, cette thèse vise à proposer une démarche d'identification et d'estimation du risque qui facilite le suivi des risques liés aux machines, ainsi qu'à leur environnement physique et organisationnel en milieu de travail. La démarche utilise le retour d'expérience (REX) dynamique pour exploiter efficacement et durablement les rapports d'enquête d'accident. Le REX dynamique est à la fois un processus de remontée d'information et d'inférence de connaissances. La connaissance essentielle est extraite à partir de l'information contenue dans les rapports, après que l'information ait été formalisée dans une base de données. Cette connaissance peut être actualisée au fur et à mesure de la mise à jour de la base de données par la remontée d'information. La connaissance est inférée sous la forme de règles pertinentes générées par un algorithme de fouille de données. Une règle est une combinaison de conditions décrivant des accidents appartenant à un même ensemble, appelé « classe ». Chaque condition se compose d'un indicateur auquel une valeur ou une plage de valeurs est affectée. Un indicateur est un facteur de risque ou une cause potentielle d'accident. Ainsi, avec le REX dynamique utilisant une base de données pouvant être mise à jour régulièrement, les connaissances issues des rapports seront continuellement mises à profit et évolueront avec le contexte. Un algorithme d'apprentissage automatique nommé « Analyse logique de données (ALD) » (Logical Analysis of Data : LAD) est intégré au REX dynamique pour assurer que la démarche proposée fonctionne même pour un échantillon restreint de données. En effet, cette thèse a démontré que, pour un petit échantillon de 23 accidents liés à des convoyeurs à courroie, l'ALD est capable de générer des règles avec une précision de classification adéquate : entre 72% et 74%. Le choix des convoyeurs à courroie s'appuie sur deux constats. Premièrement, de tous les types de convoyeurs, ceux à courroie ont provoqué le plus d'accidents (16,8%) entre 1990 et 2011, d'après 137 rapports d'accidents de la Commission des normes, de l'équité, de la santé et de la sécurité du travail (CNESST) liés à des convoyeurs. Deuxièmement, ce type de convoyeurs représente la plus grande proportion (8,5%) des accidents graves et mortels, toutes machines confondues, entre 1999 et 2007, d'après une base de données de l'Institut de recherche Robert-Sauvé en santé et en sécurité du travail (IRSST). Les 23 rapports d'accidents traités dans cette thèse, proviennent du Centre de documentation de la CNESST. Une analyse de l'information de chaque rapport a permis de tirer les éléments décrivant le contexte accidentel. Ce traitement d'information a donné naissance à une base de données à partir de laquelle l'ALD a généré deux séries de règles. D'abord, l'une pour une version de la base de données divisant les 23 accidents en une classe d'accidents en maintenance et une classe d'accidents en production. Ensuite, l'autre pour une version de la base de données partageant les 23 accidents en deux classes: « Non mortel » et « Mortel ». Certaines des règles générées ont montré qu'un accident peut survenir en raison de conditions dangereuses (ex., un environnement de travail encombré), mais aussi en présence de conditions d'apparence sécuritaire (ex., l'existence d'un programme de prévention). Dans ce dernier cas, il faut investiguer pour comprendre les dessous d'une condition qui semble sécuritaire. Par exemple, pour 60% des accidents en maintenance survenus en dépit de l'existence d'un programme de prévention, l'omission de sa mise à jour pourrait expliquer l'accident. D'autres règles ont montré que les accidents analysés s'expliquent principalement par des facteurs de risque ou causes rattachées à l'équipement, l'organisation, l'individu, ou le moment. Des paramètres quantitatifs associés aux règles, tels que leurs couvertures et la fréquence de leurs indicateurs, ont permis d'entamer la hiérarchisation des règles et des facteurs de risques (la couverture est le nombre d'accidents que décrit la règle). Une méthode développée pour estimer la probabilité du dommage associé à chaque règle a permis de compléter la hiérarchisation des règles de couvertures identiques. Cette hiérarchie, établie sur une base quantitative, aide les préventionnistes à déterminer de manière objective les facteurs de risque ou causes possibles d'accident à prioriser. La méthode exploite les fonctions de masse des indicateurs composant la règle. L'étude a montré que la probabilité des règles caractérisant les accidents mortels analysés est supérieure à celle des règles décrivant les accidents non mortels étudiés. Constat surprenant puisque, dans la réalité, les accidents non mortels (graves et non graves) sont plus fréquents que ceux mortels. Ce constat s'explique par le fait que les accidents analysés proviennent du Centre de documentation de la CNESST qui publie des rapports d'enquête uniquement d'accidents graves ou mortels. Puisque dans la thèse, les accidents avec la plus grande gravité du dommage (mortels) sont aussi les plus probables, il est suggéré que les préventionnistes des entreprises concernées par les accidents analysés entament le processus de réduction du risque en s'attaquant d'abord à la prévention de dommages mortels. La probabilité du dommage calculée permettra d'avoir un référentiel de comparaison permettant de suivre l'évolution du risque. Par exemple, à la suite de la mise en œuvre d'un moyen de réduction du risque, il sera possible d'en évaluer l'impact sur la probabilité du dommage initialement calculée. La démarche proposée est transposable à des équipements industriels autres que les convoyeurs à courroie. Elle peut être utilisée pour l'estimation de la probabilité d'occurrence d'un événement dangereux de nature diverse. Cette probabilité calculée pourra être intégrée à des outils qualitatifs, dans le but de préciser leurs niveaux de probabilité d'occurrence d'un événement dangereux. Cette intégration rendra le processus d'estimation du risque plus objectif. Le succès de la démarche proposée repose sur la bonne volonté des intervenants à faire remonter l'information concernant les risques liés aux machines. Si aucun intervenant ne révèle d'information relative à un nouvel état d'un moyen de réduction du risque ou à un nouvel accident ou incident, l'information ne sera jamais enregistrée dans la base de données. Alors, les règles décrivant le risque ne seront jamais actualisées. Conséquemment, il en sera autant pour les facteurs de risques et les causes potentielles d'accidents, ainsi que les probabilités associées. Dans pareil contexte, des décisions dépassées risquent d'être prises pour réduire le risque. Une culture de sécurité et une confiance mutuelle dans l'entreprise sont primordiales afin d'encourager la remontée d'information pour brosser un portrait plus juste du risque et améliorer l'efficacité des moyens de réduction du risque.  ABSTRACT: In machinery safety, safety practitioners use different sources as accident investigation reports to help them identify the risks in the workplace. In that case, they retrieve the knowledge from those reports one at a time, then may forget about them later. Risk identification is followed by risk estimation in risk management. Safety practitioners in machinery safety generally use qualitative tools to estimate the risk. The qualitative aspect entails subjective decision-making regarding risk reduction measures. Moreover, the static nature of those tools forces its users to work with predetermined risk parameters. If new parameters are required to better describe the changing risk, those tools will be unable to consider them, which will lead to outdated decisions in risk reduction. To overcome these issues, this thesis aims at suggesting a risk identification and risk estimation method that facilitates tracking of machinery-related risk in the workplace as well as their physical and organizational environment. That method exploits dynamic experience feedback (ExF) to make the most out of the reports in an efficient and sustainable way. Dynamic ExF is a process consisting of reporting information as well as inferring knowledge at the same time. The essential knowledge is extracted from the information contained in the reports after that information has been formalized in a database. That knowledge can be updated gradually as new information is reported. The knowledge is inferred in the form of relevant patterns generated by a data mining algorithm. A pattern is a combination of conditions describing accidents pertaining to a same set called “class”. Every condition is made of an indicator respecting a specific value or range of values. The indicator is a risk factor or a potential cause of accident. All in all, with a dynamic ExF using a database that can be updated on a regular basis, the reports will not go to waste after being read. Instead, they will continually contribute to the knowledge inference which will progress in the context. A machine learning algorithm called Logical Analysis of Data (LAD) is integrated with the dynamic experience feedback process to ensure that the method is also suited for scarce data. Indeed, LAD proved to be efficient since the classification accuracy of the patterns generated from a 23-belt-conveyor-related accident database was adequate: between 72% and 74%. Two facts explain the choice of belt conveyors for the thesis: among all types of conveyors, they are the ones responsible of the biggest proportion of accidents (16.8%) between 1990 and 2011, according to 137 accident investigation reports from the Commission des normes, de l'équité, de la santé et de la sécurité du travail (CNESST) owing to conveyors; belt conveyors have the biggest ratio (8.5%) of serious and fatal accidents related to all kinds of machines, between 1999 and 2007, according to a database of the Institut de recherche Robert-Sauvé en santé et en sécurité du travail (IRSST). The 23 accident investigation reports dealt with in this thesis come from the CNESST's Documentation Center. Analyzing the information in every report allowed for the identification of the elements describing the accidental context. Processing that information lead to a database that LAD used to generate two kinds of patterns: one for a version of the database splitting the 23 accidents into two classes: maintenance-related accidents and production-related ones; the other for a version of the 23-accident database comprising “Non fatal” and “Fatal” classes. Some of the patterns generated showed that an accident can happen due to dangerous conditions (e.g. a poor environment in the workplace), but also because of an apparently-safe condition (e.g. an existing prevention program). In that case, one should investigate the unsafe sub-factors underlying to the apparently-safe condition in order to understand the occurrence of the accident. For example, 60% of the maintenance-related accidents happened despite the presence of a prevention program. Not updating that program could be a reason why the accident happened. Other patterns showed that risk factors or causes related to the equipment, the organization, the individual or the moment explain mainly the accidents analyzed. Quantitative parameters related to the patterns, such as their coverage and their indicators frequency, enabled to start ranking the patterns as well as their indicators according to their importance (the coverage is the number of accidents a pattern characterizes). A probability of occurrence of harm estimation method associated with each pattern was developed to complete that hierarchy among the patterns with identical coverage. Such hierarchy with quantitative basis objectively guides the safety practitioner with the risks factors or accident potential causes needing to be taken care of in priority. The probability of occurrence of harm estimation uses the mass functions related to the indicators included in the pattern. It is found that the patterns representing the “Fatal” class have a higher probability compared with the ones describing the “Non fatal” class. Surprising fact because in reality, non fatal accidents (serious and non serious ones) are more frequent than fatal accidents. Since the CNESST publishes accident investigation reports only regarding serious or fatal injuries, such difference is understandable. Nevertheless, considering the sample studied for the thesis,  the most severe type of accident (fatal) is also the most likely. Therefore, it is suggested that the safety practitioners from the enterprises concerned by the accidents analyzed perform the risk reduction process preventing fatalities first. The probability of occurrence of harm calculated has the potential to serve as a basis for comparison that enables to track the risk evolution. For instance, after implementing a risk reduction measure, one will be able to evaluate the effect of that measure on the probability of occurrence of harm previously calculated. The method suggested is transposable to industrial equipment other than belt conveyors. The same approach can be adopted to estimate the probability of occurrence of a hazardous event of different nature. In such case, the probability calculated can be integrated to qualitative tools to specify their labels describing the probability of occurrence of a hazardous event. That integration adds objectivity to risk estimation process. The success of that method relies on the good will of the stakeholders to bring feedback on the machinery-related risk portrait. If no stakeholder reveals information about a new state of a risk reduction measure or about a new circumstantial event, that information will never be registered in the database. Accordingly, the patterns defining the risk will never be updated, and so will not be the essential risk factors and accident potential causes, as well as the probabilities related. Consequently, outdated decision-making might be performed. A safety culture as well as a mutual trust in the enterprises is important to encourage feedback in order to improve the risk portrait and the efficiency of the risk reduction measures.


identifier: Yalaoui, N. (2017). Calcul de la matrice d'impédance linéique du système ligne-câble avec la méthode des éléments finis  [Mémoire de maîtrise, École Polytechnique de Montréal].

type:
Mémoire ou thèse
NonPeerReviewed

abstract: RÉSUMÉ: Ce mémoire  présente une méthode complète pour obtenir la matrice d'impédance par unité de longueur d'un système mixte ligne aérienne et câble souterrain dans un espace non borné compte tenu de l'effet du sol. Ceci est réalisé en utilisant une méthode des éléments finis conforme bidimensionnelle, qui consiste à déterminer les tensions de tous les conducteurs sous des conditions des courants appliqués, d'où son nom la méthode des tensions.  Les équations de Helmholtz décrivant l'approximation quasi stationnaire du comportement des champs électromagnétiques sont résolues à l'aide de la méthode des éléments finis, avec le logiciel commercial COMSOL Multiphysics.  La méthode des tensions choisie consiste à déterminer les tensions de tous les conducteurs sous conditions des valeurs de courants appliqués. Elles sont déterminées avec le logiciel Comsol on utilisant les physiques AC/DC et Équations globales. La discrétisation du domaine d'étude est choisie de telle sorte à prendre en compte de la variation de l'épaisseur de peau avec la fréquence. Le maillage doit être très fin à la surface de tous les domaines parcourus par un courant pour inclure dans les calculs les effets de peau et de proximité qui influencent considérablement les valeurs des éléments de la matrice d'impédance surtout en haute fréquence. Il existe d'autres méthodes d'éléments finis qui permettent de calculer l'impédance linéique comme la méthode de l'énergie et la méthode de la densité de courant. En comparant la méthode de l'énergie et la méthode des tensions c'est que la première diverge rapidement tandis que la méthode des tensions continue de converger et en plus elle prend en compte les effets de peau et de proximité ainsi que l'effet de retour du courant par la terre. Les résultats numériques obtenus sont comparés aux résultats analytiques du logiciel EMTP.  ABSTRACT: This thesis presents a complete method for obtaining the per unit length impedance matrix of a mixed overhead line and underground cable system in an unbounded space considering the effect of the ground. This is achieved by using a two-dimensional conformal finite element method which determines the voltages of all conductors after applying currents; hence its name is the voltage method. The Helmholtz equations describing the quasi-stationary approximation of the behavior of electromagnetic fields are solved by the finite element software COMSOL Multiphysics. With the voltage method, the voltages of all the conductors are determined by applying specific currents, using the AC / DC module and Global equations in COMSOL.  The discretization of the field of study is chosen to consider the variation of the skin thickness with the frequency. It must be very thin on the surface of all the areas traversed by a current to consider the skin and proximity effects which have significant influence on the impedance matrix especially at high frequencies.  There are other finite element methods which allow calculating the linear impedance: the loss energy method and the current density method. The loss energy method diverges rapidly while the voltage method continues to converge at high frequencies. It also considers the skin and proximity effects as well as the effect of the earth return current. The numerical results obtained are compared with the analytical results of the EMTP software. Concerning the mutual impedance matrix between an overhead line and an underground cable, there are also analytical methods that allow approximate calculations. The most commonly used approximate methods are the Lucca method and the CCITT method. In order to study the accuracy of their approximations, the analytical results are compared with the numerical results of the proposed voltage method considering different parameters (such as height of the line, horizontal distance between line and cable, and conductivity of the ground).


identifier: Mongeau-Pérusse, V. (2017). Exploration et comparaison d'outils statistiques pour la prédiction du temps de guérison d'une plaie  [Mémoire de maîtrise, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Présentement, dans la province de Québec, près de 40% du budget total du gouvernement est alloué au secteur de la santé. Avec le phénomène du constant vieillissement de la population, on suppose que ce chiffre ne cessera de s'accroître dans les prochaines années. En effet, nous constatons qu'actuellement près de 18% de la population est âgée de plus de 65 ans et les experts prévoient encore une augmentation de cette population pour toute la décennie à venir. Il est donc d'une importance cruciale de développer des outils ainsi que des méthodes efficaces pour diminuer les coûts en santé tout en conservant des soins optimaux pour les patients. Une option intéressante pour diminuer ces coûts est l'utilisation du service de soins à domicile. Les patients reçoivent des soins à domicile pour diverses raisons comme par exemple, la préparation des médicaments ou encore les soins des plaies. Donc, une problématique importante touchant cette population spécifique des personnes âgées, concerne les plaies. Nous avons travaillé en collaboration avec une agence d'infirmières de soins à domicile provenant de l'Ontario. Sur l'ensemble de leurs patients, près de 40% reçoivent des soins en lien avec une problématique de plaies. L'objectif de ce projet est de prédire le temps de guérison d'une plaie. Pour ce faire, nous avons utilisé des algorithmes d'intelligence machine. Ainsi, en ayant la possibilité de prédire correctement la durée de soins à donner pour un nouveau patient, le gestionnaire en charge pourra utiliser de façon plus judicieuse et efficiente les ressources infirmières de son équipe. Pour réaliser ce projet, nous avons utilisé les données qu'a récoltées notre partenaire, la compagnie AlayaCare. L'agence d'infirmières emploie le logiciel qu'a créé AlayaCare pour inscrire les informations des patients. Après avoir anonymisées les données, il a été possible de les utiliser pour notre recherche. Nous avons donc tenté, en analysant les observations présentes dans la base de données obtenue, de prédire correctement le temps de guérison d'une nouvelle plaie chez un patient. Deux types de modèles de prédiction sont utilisés pour ce faire soit de régression, pour trouver un nombre de jours exact pour la variable cible ou encore la classification pour déterminer dans quel intervalle se trouve notre variable cible. Les méthodes appliquées sont la régression linéaire, la régression logistique, les arbres de décision et les forêts aléatoires. De nombreuses modifications et analyses des bases de données pour ce projet furent réalisées pour rendre les données utilisables avec les algorithmes choisis. Par exemple, les valeurs manquantes ainsi qu'extrêmes et aberrantes ont été imputées ou encore supprimées. Nous avons aussi fait des analyses des variables disponibles. Concernant nos résultats pour les modèles de classification, le taux de bonne classification se situe entre plus de 52% et plus de 86%. L'importante différence ici, existe pour plusieurs raisons. Entre autres, parce que nous avons ajouté des classes dépendant des essais effectués. Ainsi, il est plus difficile pour un modèle de prédire correctement lorsqu'il y a un plus grand nombre de classes. Pour les résultats des modèles de régression, le nombre de jours d'erreurs moyens se situe entre 20 et 33 jours. À ce stade, il est impossible d'affirmer ou d'infirmer si nos résultats sont satisfaisants. Or, nous avons été en mesure de répondre à notre objectif qui était de prédire le temps de guérison d'une plaie. De nombreux essais ont été réalisés pour déterminer quel modèle présentait les meilleurs résultats. À chaque essai, nous avons modifié les paramètres de nos modèles pour trouver les meilleurs résultats. On remarque cependant que la base de données utilisée n'est pas optimale et que beaucoup d'erreurs semblent s'y être glissées, c'est une des principales limites de nos résultats. À plusieurs reprises, les données sont manquantes ou même erronées à certains endroits. Par exemple, dans plus de 10% des cas, il y a une valeur manquante pour la variable longueur de la plaie. De plus, de nombreux facteurs qui influencent la guérison d'une plaie ne sont pas présents dans la base de données telle que la présence de tabagisme ou encore d'alcoolisme. Une base de données plus complète c'est-à-dire avec un nombre moindre de valeurs manquantes et avec l'ensemble de variables explicatives nécessaires pour prédire la cible aurait pu nous donner de meilleurs résultats. Cependant, certaines lacunes peuvent aussi s'être glissées dans notre méthodologie. Par exemple, nous aurions pu modifier davantage de paramètres dans nos modèles ainsi il aurait peut-être été possible d'obtenir des résultats plus concluants. Malgré tout, force est de constater que nos résultats peuvent quand même apporter une certaine amélioration dans le fonctionnement de la compagnie d'infirmières à domicile. En effet, en obtenant des informations plus complètes au sujet des patients, le gestionnaire pourra améliorer sa gestion pour les horaires des infirmières.  ABSTRACT: Currently, in the province of Quebec, nearly 40% of the government's total budget is allocated to the health sector. With the phenomenon of the constant aging of the population, it is assumed that it will continue to increase in the coming years. Indeed, we note that currently about 18% of the population is over 65 years of age and experts are still predicting an increase in this population for the whole of the decade to come. It is therefore crucial to develop tools and effective methods to reduce health costs while maintaining optimal patient care. An attractive option to reduce these costs is the use of the home care service. Patients receive home care for a variety of reasons, such as medication preparation and wound care. Therefore, an important problem affecting this specific population of the elderly concerns wounds. We worked with an agency of home care nurses from Ontario. Almost 40% of all patients receive wound care. The objective of this project is to predict the healing time of a wound. We used machine leaning algorithms. Thus, with the ability to accurately predict the length of care for a new patient, the manager in charge will be able to make better use of his team's nursing resources in a more judicious and efficient manner. To realize this project, we used the data collected by our partner AlayaCare. The nursing agency uses the software AlayaCare created to record patient information. After anonymizing the data, it was possible to use the data for our research. We have therefore attempted, by analyzing the observations present in the database obtained, to correctly predict the Healing time of a new wound in a patient. Two types of prediction models are used to do this either regression, to find an exact number of days for the target variable or classification to determine in which interval our target variable is. The methods applied are linear regression, logistic regression, decision trees and random forests. Numerous modifications and analyzes of the databases for this project were carried out to make the data usable with the chosen algorithms. For example, the missing values as well as the extreme and outliers were imputed or eliminated. We also analyzed the available variables. Concerning our results for the classification models, the rate of good classification is between more than 52% and more than 86%. The important difference here exists for several reasons. Among other things, it is because we have added classes depending on the tests performed. Thus, it is more difficult for a model to predict correctly when there are more classes. For the results of the regression models, the average number of days of errors is between 20 and 33 days. At this point, it is impossible to say or deny whether our results are satisfactory. However, we were able to meet our goal of predicting the healing time of a wound. Numerous trials have been conducted to determine which model has the best results. At each test, we modified the parameters of our models to find the best results. We note, however, that the database used is not optimal and that many errors seem to have slipped into it, it is one of the main limitations of our results. On several occasions, the data is missing or even erroneous in some places. For example, in more than 10% of cases, there is a missing value for the wound length variable. In addition, many factors that influence the healing of a wound are not present in the database such as the presence of smoking or alcoholism. A more complete database with fewer missing values and the set of explanatory variables necessary to predict the target could have given us better results. However, some gaps may also have crept into our methodology. For example, we could have modified more parameters in our models so it might have been possible to obtain more conclusive results. Nevertheless, it is clear that our results can still bring some improvement in the operation of the home nursing company. Indeed, by obtaining more complete information about the patients, the manager will be able to improve its management for the schedules of the nurses.


identifier: Ghali, M. R. (2017). Réseau social pour l'initiation de synergies industrielles  [Thèse de doctorat, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: La recherche présentée dans cette thèse puise dans le domaine de l'écologie industrielle, précisément la symbiose industrielle (SI), en supposant qu'il est possible pour une ou plusieurs entreprises de trouver des débouchés à leurs matières résiduelles. La symbiose qui commence généralement par des relations d'affaires, des opérations de rapprochement et de collaboration entre deux ou plusieurs entreprises (synergies industrielles) aboutit à la mise en œuvre du développement durable à une échelle territoriale. Jusqu'à récemment, la majorité des contributions dans ce domaine portait sur les aspects conceptuels de la symbiose industrielle et les études de cas. Les études de cas avaient pour but de présenter un aperçu général des initiatives ou de projets spécifiques de symbiose industrielle ou d'examiner plusieurs cas au niveau d'une industrie en particulier, d'une région, d'une ville ou même d'une entreprise afin d'effectuer principalement des comparaisons. Plus tard, d'autres études ont commencé à analyser la performance économique et environnementale de la symbiose industrielle et ont ainsi proposé de nouvelles idées ou stratégies pour sa mise en œuvre. Malheureusement, les aspects sociaux sont restés la plupart du temps peu explorés. Bien que les dernières publications aient partiellement abordé ces lacunes, Spekkink, (2016), entre autres, reconnaît le rôle joué par les aspects sociaux, et plus particulièrement l'aspect de la confiance, et bien que la modélisation ait relativement aidé à comprendre l'évolution de la symbiose industrielle et à optimiser les flux de matières en expérimentant des scénarios divers (Cao et al., 2009; Kim et al., 2012),  il y a encore peu de compréhension en ce qui concerne l'apport des dimensions sociales et comment elles affectent l'émergence et le fonctionnement des réseaux de symbioses industrielles. L'objectif de ce travail est dans un premier temps de présenter d'une part, la valeur ajoutée des médias sociaux ainsi que leurs fonctions dans l'initiation, la promotion et le développement d'un réseau industriel visant l'identification d'opportunités efficaces de mise en valeur de sous-produits en contexte de symbiose industrielle. Ce travail propose notamment un cadre conceptuel permettant de mieux comprendre la contribution des médias sociaux au développement des symbioses industrielles. Ce travail propose de plus une application du web sémantique au partage des connaissances et à l'identification d'opportunités de synergies industrielles dans le cadre des réseaux sociaux. Finalement, un modèle de simulation à base d'agents est proposé pour illustrer l'influence des relations sociales dans la création des synergies et des symbioses dans un parc industriel selon différentes structures de réseaux (random vs scale-free). À travers ce travail, les conclusions suivantes ont pu être tirées. La première conclusion démontre qu'un réseau social vert enrichi de fonctions sociales peut contribuer à l'émergence de synergies industrielles à travers l'apprentissage, le partage d'informations, le tissage de relations et grâce au rôle de coordination communautaire qu'il peut jouer. Ceci dans le but de soutenir le développement de la symbiose industrielle et de réduire ainsi l'impact collectif des communautés industrielles. La deuxième conclusion démontre qu'il est possible de produire de nouvelles inférences à partir de données issues du web sémantique fondées sur des tags préalablement déterminés et que l'ontologie proposée a la robustesse nécessaire pour réaliser cette tâche. En effet, la structure de l'ontologie exprimée en OWL (Langage interopérable du web sémantique permettant de concevoir des fichiers répondants au vocabulaire et à la sémantique de la logique des descriptions) et son exploitation par les requêtes SPARQL (le langage de requête du web sémantique) a permis de générer des relations validées entre des ressources issues du web afin  d'identifier des relations de synergies potentielles entre acteurs industriels. Notons tout de même qu'un certain travail reste à réaliser avant d'envisager de mettre en production une telle ontologie. En effet, il importe d'identifier clairement les sources web d'informations et d'analyser leur qualité d'un point de vue du contenu des connaissances. Pour chacune de ces sources, il importe de méticuleusement choisir les tags appropriés et de les regrouper sous des catégories exploitables. De plus, une analyse plus approfondie des cas d'utilisation de cette approche permettrait aussi de mieux structurer les ontologies et d'orienter leur développement pour la mise en œuvre d'une solution répondant adéquatement aux exigences attendues du système. Finalement, la troisième contribution de ce travail supporte la conclusion que la dynamique et la structure sociale impliquées au sein des parcs industriels influencent le développement des symbioses industrielles. Bien que le modèle de simulation utilisé et les expériences réalisées ne permettent que de déterminer de façon générale leur impact sur la vitesse de développement des synergies industrielles, ces expériences démontrent que dans des conditions générales similaires, la structure et la dynamique des relations sociales influencent la matérialisation des synergies potentielles existantes au sein d'un groupe d'acteurs industriels. Cependant, plus de travail est nécessaire pour valider ces résultats et étudier plus en profondeur à la fois les facteurs sociaux qui favorisent la création des synergies industrielles, mais aussi pour étudier l'impact potentiel de médias sociaux dans divers contextes et dynamiques de symbioses industrielles. De plus, sur le plan méthodologique, les expériences réalisées illustrent comment un tel modèle peut être utilisé comme outil complémentaire aux études de cas empiriques très répandues dans ce domaine. Ces trois contributions ont pour buts à long terme de permettre le développement d'outils informatiques afin de supporter les animateurs de réseaux éco-industriels, les agents de développement économique, les conseils municipaux, les consultants ou les centres de recherche dans l'évaluation des bénéfices économiques et environnementaux potentiels de synergies industrielles. Ce projet a été mené en collaboration avec le Centre de Transfert Technologique en Écologie Industrielle, situé à Sorel- Tracy, Québec, Canada.  ABSTRACT: The research presented in this thesis draws from the field of industrial ecology, precisely industrial symbiosis (IS), assuming that it is possible for a company or more to find outlets for their waste. The symbiosis that usually starts with business relations, reconciliation of transactions and collaboration between two or more industrial synergies results in the implementation of sustainable development implementation at a territorial level. Until recently, the majority of contributions in this area focused on the conceptual aspects of industrial symbiosis and case studies. The purpose of the case studies was to provide a general overview of a specific industrial symbiosis project or to examine several cases at the level of a particular industry, region, city or even a company to perform mainly comparisons. Later, other studies began to analyze the economic and environmental performance of industrial symbiosis and thus proposed new ideas or strategies for its implementation. Unfortunately, the social aspects have remained little explored. Although recent publications have partially addressed these gaps, Spekkink (2016), among others, acknowledges the role played by social aspects, particularly the aspect of trust. Although modeling has helped to understand the evolution of industrial symbiosis and the optimization of material flows by experimenting with various scenarios (Cao et al., 2009, Kim et al., 2012), there is still little understanding of the contribution of dimensions and how they affect the emergence and functioning of industrial symbiosis networks. On one hand, the objective of this work is to present the added value of social media and their functions in the initiation, promotion and development of an industrial network that is aimed at identifying opportunities as efficient by-product development in the context of industrial symbiosis. This work proposes in particular a conceptual framework to better understand the contribution of social media to the development of industrial symbiosis. On the other hand, this work also proposes an application of the semantic web to the sharing of knowledge and the identification of opportunities for industrial synergies within the framework of the social networks. Finally, an agent-based simulation model is proposed to illustrate the influence of social relations in the creation of synergies and symbiosis in an industrial park according to different network structures (random vs scale-free). Through this work, the following conclusions can be drawn. The first conclusion demonstrates that a green social network enriched with social functions can contribute to the emergence of industrial synergies through learning, information sharing, relationship building and community coordination. This emergence supports the development of industrial symbiosis and thus reduces the collective impact of industrial communities. The second conclusion demonstrates that it is possible to produce new inferences from semantic web data based on predetermined tags and that the proposed ontology has the necessary robustness to perform this task. Indeed, the structure of the ontology expressed in OWL (Semantic web interoperable language allowed to design files that respond to the vocabulary and semantics of descriptive logic) and its use by SPARQL queries (the query language of the web Semantics) enabled the generation of validated relationships between resources from the web in order to identify potential synergies between industrial players. Let us note, however, that some work remains to be realized before considering putting such an ontology into production. Indeed, it is crucial to clearly identify web sources of information and to analyze their quality from a knowledge content perspective. For each of these sources, it is important to carefully select the appropriate tags and group them into exploitable categories. Moreover, a more in-depth analysis of the use of this approach would also make it possible to better structure the ontologies and guide their development in order to implement a solution that meets the expected requirements of the system. Finally, the third contribution of this work supports the conclusion that the dynamics and social structure involved in industrial parks' influence the development of industrial symbiosis. Although the simulation model used and the experiments carried out only allow us to determine in general their impact on the rate of development of industrial synergies, these experiments show that under similar general conditions the structure and dynamics of social relations influence the potential synergies within a group of industrial players. However, more work is needed to validate these findings and to explore more deeply both the social factors that favor the creation of industrial synergies and also to study the potential impact of social media in various contexts and dynamics of industrial symbiosis. Moreover, from the methodological point of view, the experiments carried out illustrate how such a model can be used as a complementary tool to the empirical case studies that are widely used in this field. The three long-term objectives of these three contributions are to enable the development of IT tools to support eco-industrial network leaders, economic development officers, municipal councils, consultants or research centers in the evaluation of economic and environmental benefits of industrial synergies. This project was conducted in collaboration with the Technology Transfer Centre in Industrial Ecology, located in Sorel-Tracy, Quebec, Canada.


identifier: Mirshahi, M. (2017). A Study on Shape Clustering and Odor Prediction  [Thèse de doctorat, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: La thèse est divisée en deux parties principales.  Dans la première partie, nous développons une nouvelle méthodologie et les outils computationnels nécessaires pour le regroupement ("clustering" en anglais) de formes. Dans la deuxième partie, nous abordons la problématique de prédiction des odeurs dans le secteur de la technologie du "nez électrique" ("e-nose" en anglais). Les chapitres 1 et 2 décrivent nos méthodologies proposées pour le regroupement de formes. Dans le chapitre 3, nous présentons une nouvelle approche pour la qualité des prédictions d'odeurs. Ensuite, nous exhibons un bref aperçu des deux problématiques, c'est-à-dire, le regroupement de formes et la prédiction d'odeurs, et nos solutions proposées. 1- Regroupement de formes: Les formes peuvent être interprétées comme des contours fermés dans un espace dimensionnel infini qui peut se transformer en différentes formes à travers le temps. Le principal objectif dans la modélisation de formes est de fournir un modèle mathématique qui représente chacune des formes. L'analyse statistique de formes est un outil très puissant dans l'étude des structures anatomiques des images médicales. Dans cette  thése, qui est motivée principalement par les applications biologiques, nous suggérons une méthodologie pour la modélisation de surfaces des cellules. De plus, nous proposons une nouvelle technique de regroupement de formes de cellules. La méthodologie peut également être appliquée à d'autres objets géométriques. De nombreuses études ont été menées afin de suivre les possibles déformations des cellules à travers des descriptions qualitatives. Notre intérêt est plutôt de fournir une évaluation numérique précise des cellules. Dans le chapitre 1, des modèles statistiques utilisant différentes fonctions de base ("basis function" en anglais) sont ajustés afin de modéliser la surface des formes des cellules en 2 et 3 dimensions. Pour ce faire, la surface d'une cellule est d'abord convertie en un ensemble de données numériques. Par la suite, une courbe est ajustée à ces données. À ce stade, chaque cellule est représentée par une fonction continue. Maintenant, la question fondamentale est: comment distinguer différentes cellules en utilisant leurs formes fonctionnelles? Dans le chapitre 2, nous formulons un critère d'information bayésienne de regroupement ("clustering Bayesian information criterion" ou CLUSBIC en anglais) pour le regroupement hiérarchique de formes. Dans cette nouvelle approche, nous traitons les formes comme des courbes continues et nous calculons la fonction marginale postérieure associée à chaque courbe. Par conséquent, nous construisons le dendrogramme pour le regroupement hiérarchique en utilisant le CLUSBIC. Le dendrogramme est coupé lorsque la fonction marginale postérieure atteint son maximum. Nous montrons au chapitre 2 que le CLUSBIC est une extension naturelle de la méthode de Ward, une mesure de regroupement bien connue. Comme le critère d'information bayésien (BIC) dans le cadre d'une régression, nous démontrons la cohérence du CLUSBIC dans le cadre du regroupement de données. Le CLUSBIC est une extension du BIC, qui coïncide avec le BIC si les données se regroupent dans un amas unique. L'utilité de notre méthodologie proposée dans la modélisation et le regroupement des formes est étudiée sur des données simulées ainsi que sur des données réelles. 2- Prédiction d'odeurs: Un "e-nose", ou olfaction artificielle, est un dispositif qui analyse l'air afin d'identifier les odeurs en utilisant un ensemble de capteurs de gaz. Le "e-nose" produit des données multidimensionnelles pour chaque mesure qu'il saisit du milieu environnant. Un petit sous-échantillon de ces mesures est envoyé à l'olfactométrie où les activités d'odeurs sont analysées. Dans l'olfactométrie, par exemple, on attribue à chaque mesure du "e-nose" une valeur de concentration d'odeurs qui décrit l'identification des odeurs par les humains. Le processus de transfert des mesures à l'olfactométrie et l'analyse de leur concentration d'odeurs sont longs et coûteux. Ainsi, des méthodes de reconnaissance de formes ont été appliquées aux données du nez électronique pour la prévision automatique de la concentration d'odeurs. Il est essentiel d'évaluer la validité des mesures en raison de la sensibilité du "e-nose" aux changements environnementaux et physiques. Les mesures imprécises conduisent à des résultats de reconnaissance de formes peu fiables. Par conséquent, la vérification des échantillons de données provenant du nez électronique et la prise de mesures nécessaires en présence d'anomalies sont essentielles. Nous créons une variante améliorée du "e-nose" existant qui est capable d'évaluer automatiquement et en ligne la validité des échantillons et de prédire l'odeur en utilisant des méthodes appropriées de reconnaissance de formes.  ABSTRACT: This thesis is divided into two main parts. In the first part, we develop a new methodology and the necessary computational tools for shape clustering. In the second part, we tackle the challenging problem of odor prediction in electronic nose (e-nose) technology. Chapter 1 and Chapter 2 describe our proposed methodology for shape clustering. In Chapter 3, we present a new approach for quality odor prediction. Following is a brief overview of the two problems, i.e. shape clustering and odor prediction, and our proposed solutions. 1- Shape Clustering: Shapes can be interpreted as closed contours in an infinite dimensional space   which can morph into different shapes over time. The main goal in shape modeling is to provide a mathematical model to represent each shape. Statistical shape analysis is a powerful tool in studying the anatomical structures in medical images. In this thesis, motivated by biological applications, we suggest a methodology for surface modeling of cells. Furthermore, we propose a novel technique for clustering cell shapes. The methodology can be applied to other geometrical objects as well. Many studies have been conducted to track possible deformations of cells using qualitative descriptions. Our interest is rather providing an accurate numerical assessment of cells. In Chapter 1, statistical models using different basis functions are adapted for modeling the surface of cell shapes both in 2D and 3D spaces. To this end, the surface of a cell is first converted to a set of numerical data. Afterwards, a curve is fitted to these data. At this stage, each cell is represented by a continuous function. The fundamental question, now, is how to distinguish between different cells using their functional forms. In Chapter 2, we formulate a clustering Bayesian information criterion (CLUSBIC) for hierarchical clustering of shapes. In this new approach, we treat shapes as continuous curves and we compute the marginal probability associated with each curve. Accordingly, we build the dendrogram for hierarchical clustering employing CLUSBIC. The dendrogram is cut when the marginal probability reaches its maximum. We show that CLUSBIC is a natural extension of Ward's linkage, a well-known clustering measure, in Chapter 2. Similar to Bayesian information criterion (BIC) in regression setting, we demonstrate the consistency of CLUSBIC in clustering. CLUSBIC is an extension of BIC, which coincides with BIC if data fall into a single cluster. The usefulness of our proposed methodology in modeling and clustering shapes is examined on simulated and real data. 2- Odor Prediction: An e-nose, or artificial olfaction, is a device that analyzes the air to identify odors using an array of gas sensors. The e-nose produces multi-dimensional data for each measurement that it takes from the surrounding environment. A small sub-sample of these measurements are sent to the olfactometry where they are analyzed for odor activities.  In olfactometry, for instance, each e-nose measurement is assigned an odor concentration value which describes the odor identifiability by humans. The process of transferring the measurements to the olfactometry and analyzing their odor concentration is time consuming and costly. For this purpose, pattern recognition methods have been applied to e-nose data for automatic prediction of the odor concentration. It is essential to assess the validity of the measurements due to the sensitivity of the e-nose to environmental and physical changes. The imprecise measurements lead to unreliable pattern recognition outcomes. Therefore, continuous monitoring of e-nose samples and taking necessary actions in the presence of anomalies is vital. We devise an improved variant of the existing e-nose which is capable of assessing the validity of samples automatically in an online manner, and predicting odor using suitable pattern recognition methods.


identifier: Chakravorty, T. (2017). Robust Face Tracking in Video Sequences  [Thèse de doctorat, École Polytechnique de Montréal].

title: Robust Face Tracking in Video Sequences

abstract: RÉSUMÉ: Ce travail présente une analyse et une discussion détaillées d'un nouveau système de suivi des visages qui utilise plusieurs modèles d'apparence ainsi qu'un e approche suivi par détection. Ce système peut aider un système de reconnaissance de visages basé sur la vidéo en donnant des emplacements de visages d'individus spécifiques (région d'intérêt, ROI) pour chaque cadre. Un système de reconnaissance faciale peut utiliser les ROI fournis par le suivi du visage pour obtenir des preuves accumulées de la présence d'une personne d'une personne présente dans une vidéo, afin d'identifier une personne d'intérêt déjà inscrite dans le système de reconnaissance faciale. La tâche principale d'une méthode de suivi est de trouver l'emplacement d'un visage présent dans une image en utilisant des informations de localisation à partir de la trame précédente. Le processus de recherche se fait en trouvant la meilleure région qui maximise la possibilité d'un visage présent dans la trame en comparant la région avec un modèle d'apparence du visage. Cependant, au cours de ce processus, plusieurs facteurs externes nuisent aux performances d'une méthode de suivi. Ces facteurs externes sont qualifiés de nuisances et apparaissent habituellement sous la forme d'une variation d'éclairage, d'un encombrement de la scène, d'un flou de mouvement, d'une occlusion partielle, etc. Ainsi, le principal défi pour une méthode de suivi est de trouver la meilleure région malgré les changements d'apparence fréquents du visage pendant le processus de suivi. Étant donné qu'il n'est pas possible de contrôler ces nuisances, des modèles d'apparence faciale robustes sont conçus et développés de telle sorte qu'ils soient moins affectés par ces nuisances et peuvent encore suivre un visage avec succès lors de ces scénarios. Bien qu'un modèle d'apparence unique puisse être utilisé pour le suivi d'un visage, il ne peut pas s'attaquer à toutes les nuisances de suivi. Par conséquent, la méthode proposée utilise plusieurs modèles d'apparence faciale pour s'attaquer à ces nuisances. En outre, la méthode proposée combine la méthodologie du suivi par détection en employant un détecteur de visage qui fournit des rectangles englobants pour chaque image. Par conséquent, le détecteur de visage aide la méthode de suivi à aborder les nuisances de suivi. De plus, un détecteur de visage contribue à la réinitialisation du suivi pendant un cas de dérive. Cependant, la précision suivi peut encore être améliorée en générant des candidats additionnels autour de l'estimation de la position de l'objet par la méthode de suivi et en choisissant le meilleur parmi eux. Ainsi, dans la méthode proposée, le suivi du visage est formulé comme le visage candidat qui maximise la similitude de tous les modèles d'apparence.  ABSTRACT: This work presents a detailed analysis and discussion of a novel face tracking system that utilizes multiple appearance models along with a tracking-by-detection framework that can aid a video-based face recognition system by giving face locations of specific individuals (Region Of Interest, ROI) for every frame. A face recognition system can utilize the ROIs provided by the face tracker to get accumulated evidence of a person being present in a video, in order to identify a person of interest that is already enrolled in the face recognition system. The primary task of a face tracker is to find the location of a face present in an image by utilizing its location information from the previous frame. The searching process is done by finding the best region that maximizes the possibility of a face being present in the frame by comparing the region with a face appearance model. However, during this face search, several external factors inhibit the performance of a face tracker. These external factors are termed as tracking nuisances, and usually appear in the form of illumination variation, background clutter, motion blur, partial occlusion, etc. Thus, the main challenge for a face tracker is to find the best region in spite of frequent appearance changes of the face during the tracking process. Since, it is not possible to control these nuisances. Robust face appearance models are designed and developed such that they do not too much affected by these nuisances and still can track a face successfully during such scenarios. Although a single face appearance model can be used for tracking a face, it cannot tackle all the tracking nuisances. Hence, the proposed method utilizes multiple face appearance models. By doing this, different appearance models can facilitate tracking in the presence of tracking nuisances. In addition, the proposed method, combines the tracking-by-detection methodology by employing a face detector that outputs a bounding box for every frame. Therefore, the face detector aids the face tracker in tackling the tracking nuisances. In addition, a face detector aids in the re-initialization of the tracker during tracking drift. However, the precision of the tracker can further be improved by generating face candidates around the face tracking output and choosing the best among them. Thus, in the proposed method, face tracking is formulated as the face candidate that maximizes the similarity of all the appearance models.


identifier: Bancel, L. (2017). Fabrication d'horaires personnalisés maximisant le nombre d'heures travaillées par ordre de seniorité  [Mémoire de maîtrise, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: En règle générale, une entreprise cherche à minimiser les coûts de gestion du personnel en respectant les normes et les conventions collectives. Néanmoins, il arrive que l'on décide d'ajouter une composante non négligeable aux coûts, à savoir les préférences des employés. Ainsi, on modifie légèrement les objectifs d'optimisation, en donnant de l'importance aux volontés des employés, en donnant la priorité aux employés dont l'ancienneté est la plus importante. En effet, on peut se rendre compte qu'il y a plus de bénéfices à tirer d'employés dont les préférences sont satisfaites, plutôt que d'employés choisis de façon à optimiser les coûts, mais qui sont mécontents de leurs affectations. Ce projet de maîtrise a pour but de répondre à ce problème de fabrication d'horaires de personnel avec priorités. Nous appliquons ce problème à des magasins de vente au détail. L'objectif final est de proposer une méthode heuristique basée sur un modèle de programmation en nombres entiers permettant d'obtenir une solution optimale au problème. Nous résolvons le problème de façon séquentielle en utilisant des groupes d'employés. Par exemple nous prenons les 5 employés les plus seniors et nous optimisons l'horaire. On fixe leur horaire et on passe au groupe suivant. Il faut faire attention à ce que les algorithmes développés pour produire les solutions ne nécessitent pas des temps de calcul trop longs à l'exécution. Dans le cadre de cette étude, une seule préférence est prise en compte. Nous tenons ainsi à ce que les employés travaillent le plus d'heures possible. Par conséquent, nous vérifierons que les employés les plus seniors travaillent plus que leurs homologues plus juniors. Un jeu de données factice permet de constater l'efficacité de notre méthode. Mais dans les instances de la vie réelle, les disponibilités rendent impossible la satisfaction des préférences au sens strict. Nous entendons par là qu'il est impossible pour certains employés seniors de travailler plus que des juniors. D'où le besoin d'établir un évaluateur qui certifie que nous satisfaisons bien les préférences. Nous testons ensuite notre approche sur différents jeux de données et estimons l'impact de la satisfaction des préférences sur les fonctions de coût déjà existantes. Puis deux autres approches sont testées pour les comparer à celle d'origine. La première évite l'utilisation des quarts anonymes en relaxant l'intégrité sur les variables associées aux employés plus juniors. La seconde ajoute une contrainte au problème indiquant le nombre d'heures minimum que les employés seniors doivent faire. Enfin, des stratégies de réduction des temps de calcul sont proposées ainsi qu'une analyse de sensibilité pour la meilleure approche.  ABSTRACT: Traditionally, firms aim to minimize the costs linked to the management of staff while still respecting employment law and collective agreement. However, another factor, the satisfaction of preferences, can also be added to these costs. In so doing optimization is modified by taking into account senior employees wishes. Indeed employees who are happy with their schedules generally benefit the company. This thesis will deal with the problem of staff scheduling which considers preferences and priorities and will adress real-life instances from the retail industry. The final goal is to propose a heuristic method based on integer programming in order to obtain optimal solutions. The problem will be solved sequentially using groups of employees. For instance, we will begin by building the schedule of the five most senior employees and then we will do the same for the next group. The computational time will be restricted to be between 0 and 10 minutes maximum. In this study we will only take into account one preference: employees want to work a maximum of hours in a week. Consequently we will check if senior employees work more than junior employees. An artificial instance will be used to test the efficiency of the proposed method. In real life, employee availability cannot ensure the strict satisfaction of preferences – in other words it is possible that some senior employees work less than juniors. So we need to create a tool that guarantees the satisfaction of preferences. We test the proposed solution approach on different instances and then estimate the impact of préférences on the cost of solutions. We will also test two other approaches and compare them to the first one. The first alternative approach avoids the use of open shifts by relaxing the integrality requirements on the variables associated with the juniors. The second one adds a constraint to the problem, indicating the number of hours that the seniors need to work, which is calculated by the first solution. Finally we propose strategies to reduce the computational times and an analysis of sensitivity for the best approach.


identifier: Foroozmehr, F. (2017). Ductile Fracture of 13% Cr-4% Ni Martensitic Stainless Steels Used in Hydraulic Turbine Welded Runners  [Mémoire de maîtrise, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Les aciers inoxydables martensitiques 13% Cr-4% Ni sont largement utilisé dans la fabrication des roues de turbine hydrauliques grâce à leurs bonne résistance contre corrosion et érosion par cavitation, ainsi que leurs excellentes propriétés mécaniques. Les versions coulée et corroyée de ces aciers sont utilisées, et les procédés de fabrication et réparations sont réalisés par soudage. D'un autre côté, l'existence des fissures de fatigue dans les pièces sous charges cycliques est inévitable. Quand la fissure a atteint une longueur critique, elle se propage et la rupture totale de la pièce en service pourrait avoir lieu. Les défaillances catastrophiques pourraient être inhibées et la durée de vie de la roue de turbine hydraulique pourrait être améliorée si cette longueur critique de la fissure est connue (tolérance aux dommages). Mécanique de la rupture nous permet de calculer cette longueur critique de la fissure en déterminant une propreté intrinsèque du matériau intitulée « ténacité ». Donc, la ténacité est une propriété très importante à considérer dans le choix des matériaux. Toutefois, la ténacité des aciers inoxydables martensitiques 13% Cr-4% Ni restait encore inexplorée. Des relations entre microstructure et propriétés mécaniques de ces aciers ne sont pas assez connues, et aucune étude exhaustive n'a été rapportée jusqu'à présent sur des effets des caractéristiques microstructurales comprise la distribution, la taille, et la nature des inclusions sur les propriétés mécaniques des aciers inoxydables martensitiques 13% Cr-4% Ni notamment pour les versions coulée, corroyée, et le métal d'apport. D'ailleurs, la zone affectée thermiquement (ZAT) est supposée d'être une source de faiblesse dans un joint soudé, cependant, son comportement à rupture n'a pas encore été étudié pour cette catégorie d'aciers inoxydables. Dans cette étude, les microstructures et les propriétés mécaniques d'une version coulé, une version corroyée, et la soudure des aciers inoxydables martensitiques 13% Cr-4% Ni ont été étudiées. Les microstructures et les caractéristiques inclusionnaires étaient liées à des propriétés à la traction, à la ténacité JIc, et à la résiliences Charpy. Des essais de ténacités JIc ont également été effectués dans la ZAT à une distance d'un millimètre de la ligne de fusion. Un bloc de rechargement de 450 × 250 × 60 mm a été fabriqué par soudage semi-automatique à l'arc avec fil fourré (procédé FCAW). La soudure déposée a été examinée dans les deux états de brut de soudage, et thermiquement traité à 600 °C pour deux heures.  ABSTRACT: 13% Cr-4% Ni martensitic stainless steels are widely used in the manufacture of hydraulic turbine runners due to their good resistance against corrosion and cavitation erosion, and high mechanical properties. Both cast and wrought versions of these steels are used, and the fabrication and repair processes are performed by welding. On the other hand, the existence of fatigue cracks in components under cyclic loading is inevitable. The propagation occurs if the crack length reaches a critical value, and a total breakdown of the in-operation component could take place. The catastrophic failures can be inhibited and the turbine runner lifetime can be improved if the critical crack length is known (damage tolerance). This critical crack length can be calculated by Fracture Mechanics defining an intrinsic property of the material entitled “fracture toughness”. Therefore, fracture toughness is a very important property to be concerned. However, fracture toughness of 13% Cr-4% Ni martensitic stainless steels still remains almost unexplored. The relations between the microstructure and mechanical properties of these steels are not well known as well, and no comprehensive investigation has been reported so far on the effects of the microstructural features including distribution, size, and types of inclusions on the mechanical properties of 13% Cr-4% Ni martensitic stainless steels, especially for the wrought version and the weld metal. Moreover, the heat affected zone (HAZ) is supposed to be a source of weakness in a welded joint, but its fracture behavior has not yet been studied for this category of stainless steels. In this study, the microstructures and mechanical properties of a cast and a wrought 13% Cr-4% Ni martensitic stainless steels as well as those of their matching weld metal were studied. Microstructures and inclusion characteristics were related to tensile, fracture toughness JIc, and Charpy V-notch fracture energy. Fracture toughness JIc tests were also performed in the HAZ, one millimeter far from fusion line. A semi-automatic flux cored arc welding process was used to fabricate a weld metal block of 450 × 250 × 60 mm. The deposited weld metal was tested in both as-welded and heat-treated conditions, and a heat treatment process at 600 °C for 2 hrs was used. The surface density, volume fraction, size and spacing of inclusions were measured on metallographic sections using optical microscopy, whereas the inclusion size was also measured using SEM.


identifier: Kijko, G. (2017). Intégration des impacts sur la santé des travailleurs dus aux expositions professionnelles aux polluants à l'analyse du cycle de vie  [Thèse de doctorat, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: La santé humaine est l'un des grands enjeux de l'analyse du cycle de vie (ACV). Les impacts sur la santé humaine prennent en compte principalement l'exposition aux polluants émis dans l'environnement tout au long du cycle de vie du produit. Au cours des dix dernières années, plusieurs travaux de recherche ont montré l'importance des impacts des conditions de travail sur la santé des travailleurs mais les grandes méthodes ACV et les études ACV ne prennent pas cette problématique en compte. Les principales méthodes existantes pour évaluer l'impact sur la santé des travailleurs reposent soit sur l'analyse des statistiques d'accidents et de maladies professionnelles, soit sur des modèles d'exposition aux polluants en milieu de travail. Il n'existe pas de méthode spécifique aux expositions aux polluants en milieu de travail qui repose sur un modèle de cause à effet et qui permette d'avoir une analyse à l'échelle d'un cycle de vie. Cette thèse présente une revue de la littérature existante traitant de l'intégration de la santé et sécurité au travail en ACV. Une méthode est ensuite proposée pour modéliser l'impact potentiel sur les travailleurs d'un secteur industriel lié à l'exposition à l'inhalation de substances chimiques en milieu de travail, en combinant les concentrations d'exposition au temps de travail nécessaire dans ce secteur par unité fonctionnelle. Elle repose sur l'utilisation de données publiques de concentrations de polluants en milieu de travail et sur la chaîne de cause à effet recommandée en ACV via l'utilisation des facteurs d'effet de USEtox. Les facteurs de caractérisation (FC) pour l'ensemble des secteurs industriels de l'économie des États-Unis sont fournis avec des intervalles de confiance, permettant ainsi de calculer un impact potentiel de l'exposition des travailleurs aux polluants organiques par heure travaillée. Une seconde méthode est ensuite présentée, permettant d'étendre l'utilisation des FC fournis par la première méthode à l'échelle d'une chaîne de valeur via l'utilisation d'un modèle économique input output. Les FC permettant de calculer l'impact potentiel sur les travailleurs de l'exposition aux polluants organiques sur l'ensemble de la chaîne de valeur sont fournis par dollar de production de chaque secteur de l'économie. Finalement, des FC mis à jour sont fournis afin de prendre en compte les données les plus récentes ainsi que les polluants inorganiques et matières particulaires.  ABSTRACT: Human health is one of the main foci of life cycle assessment (LCA). Impacts on human health are primarily modelled based on outdoor emissions of pollutants from all life cycle stages and subsequent human exposure. In the past decade, various scientific publications have pointed out the importance of including work environment in LCA but this has not yet lead to a formal inclusion. Existing methods focusing on work environments in an LCA are built upon either occupational injury and illnesses statistics or occupational chemical exposures models. This thesis addresses the need for a method that simultaneously makes use of a cause to effect model for chemical exposure and provides a life cycle perspective. The thesis includes a literature review focusing on LCA and the working environment. A method is then developed with a focus on occupational exposure to organic chemicals. This method relies upon a measured occupational chemical concentration database; it models the potential impacts combining the concentrations with effect factors from the USEtox model and the number of hours of work per functional unit. Characterization factors (CF) are provided for all manufacturing sectors of the United States economy with confidence intervals. The CFs correspond to potential impact per hour worked in each industrial sector of the economy. A second method is proposed, extending the first method to model entire value chains through the use of an input output economic model. Corresponding CF represent the potential impact on worker health of occupational exposures to organic chemicals by inhalation in the entire value chain per dollar of value of an economic sector output. Finally, the CF are updated using the most up-to date data and expanded to also assess inorganic chemicals and particulate matter.


identifier: Lardja, L. (2017). Intégration des indicateurs environnementaux et économiques dans une approche cycle de vie appliquée au secteur du bâtiment durable  [Mémoire de maîtrise, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Le développement urbain joue depuis quelques années un rôle affirmé dans la transition vers des modes de production et de consommation plus durable, notamment à travers des stratégies visant le secteur du bâtiment. Ce secteur voit l'émergence de l'utilisation d'un nombre important et varié de matériaux verts, de pratiques écologiques et de certifications. Cependant le bâtiment durable représente encore aujourd'hui un marché de niche dans le secteur du bâtiment. En effet la multitude des solutions techniques rend difficile la sélection des meilleures options par les preneurs de décision. Cette situation indique la nécessité de proposer des outils d'aide à décision qui intègrent les impacts environnementaux et économiques permettant d'identifier des solutions optimales sur ces deux aspects. Ce mémoire a donc pour objectif de proposer une approche opérationnelle pour faire une analyse intégrée des coûts et des impacts environnementaux dans le contexte décisionnel des bâtiments durables. Pour y parvenir, une étude de cas de la Société d'habitation du Québec est utilisée pour appliquer ces deux méthodes. Cette étude de cas compare un bâtiment à ossature légère en bois et un bâtiment à structure de bois lamellés croisés (CLT). Le modèle d'éco-efficience s'est avéré une méthode bien adaptée au contexte opérationnel de prise de décision grâce à ses caractéristiques de facilité et de rapidité d'interprétation. Ce modèle est donc un levier potentiel dans la sélection des options dans un contexte d'éco-conception des bâtiments. L'AcCV sociétale quant à elle s'avère moins utile dans un contexte opérationnel à cause d'un biais de pondération inhérent à la méthode de monétarisation. Cependant, cette méthode est plus pertinente pour évaluer les projets pilotes en vue de la mise en place d'une politique publique. Ces deux méthodes ont un potentiel de déploiement dans le secteur du bâtiment durable. L'éco-conception utilisant le modèle d'éco-efficience proposé serait particulièrement adapté aux acteurs tels que les firmes d'architectes. L'AcCV sociétale a un potentiel pour soutenir les décisions publiques visant à identifier les mesures les plus pertinentes pour la diffusion des pratiques durables de construction.  ABSTRACT: Urban development plays an important role in the transition towards more sustainable ways of production and consumption with different strategies, among them the green building. This sector saw the emergence of a significant number of green products, practices and certifications. Even though green buildings are still a niche production in the building sector, the multitude of existing green solutions and techniques makes selection of the best option a challenging decision. This highlights the need for decision support tools that integrate environmental and economic issues to help with the selection of optimal solutions. This study aims at investigating the extent to which the integration methods of eco-efficiency and of societal Life Cycle Cost assessment (LCC) can support decision making in the context of green buildings. In order to the achieve this, a case study from la Société d'Habitation du Québec is used for application of these two methods. The case study compares two green buildings; one with a light frame wooden structure and one with a cross laminated timber frame. The eco-efficiency model proves to be an effective method in support to decision making in an operational context given its simplicity and ease of interpretation. This model therefore offers a potentiel lever for the selection of sustainable options in the context of green building eco-design. Societal LCC proves less useful in an operational context considering its bias due to the monetarisation's weighing approach. However this method is more relevant in the context of public policy decision making. Both methods have relevant applications in the building sector for the implementation of sustainable strategies. Ecodesign using eco-efficiency indicators is particularly adapted to stakeholders like architecture firms, while societal LCC indicators have the potentiel to support public initiatives for the deployment of sustainable construction practices.


identifier: Provencher, P. (2017). Supporting Production from a Single Surface Roughness Profile  [Thèse de doctorat, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: En production, le contrôle et la mise au point de coupes précises dépend fortement d'une approche essai et erreur et de l'expertise des spécialistes d'usinage. La manipulation des nombreuses variables du procédé en vue d'élaborer des conditions acceptables exige la fabrication de pièces d'essai. Lorsque le coût unitaire dépasse les dizaines de milliers de CAD, il est digne d'intérêt de diminuer le nombre de pièces d'essai même d'un seul exemplaire. Le contrôle du procédé est également important afin d'empêcher les pièces rebutées. Cette thèse décrit le développement de la capacité d'acquérir un unique profil linéaire de rugosité d'une pièce soumise au tournage dur de finition, de remettre ce profil à une analyse automatisée et obtenir les contributions proportionnelles de certains mécanismes envers des paramètres arbitraires d'amplitude de rugosité. L'évaluation en tant que contribution à n'importe paramètre facilite l'utilisation en fabrication, vu qu'en production il est normalement d'importance capitale de satisfaire aux critères spécifiques du dessin tel la rugosité moyenne Ra, plutôt qu'à des paramètres exotiques. L'analyse automatisée est importante afin d'éviter d'exiger une expertise spéciale pour appliquer les techniques chez le manufacturier. Les profils de rugosité linéaires sont attrayants pour leurs qualités d'être rapide, peu chers, non destructif, et dépendants uniquement d'équipements communs en atelier d'usinage. Les défis relevés comptent la tâche non triviale d'automatiser l'identification des traces d'outils dans les profils linéaires de rugosité, en absence de connaissance a priori de la morphologie des traces d'outils à cause de la déformation plastique importante lors du tournage dur de finition. La méthode créée est nommée « identification par domaine corrélé » (CDI) et exploite la variabilité aléatoire du procédé sans effectuer de régression. Des signatures de mécanismes actifs lors de la finition dure ont été identifiés en tant que modes de variabilité de la coupe, sans devoir prescrire par régression les déformations attendues. Les modes correspondent à la vibration radiale et axiale et à des réponses plastiques du matériau. Les modes ont été idéalisés mathématiquement. De plus, il a été vérifié expérimentalement que les vibrations radiales expliquent la signature de son mode associé dans sa totalité. L'étude culmine avec une implémentation sous forme de logiciel graphique destiné à l'utilisation en production. L'analyse est conçue pour la facilité de l'utilisation et se trouve presque entièrement automatisée. Le logiciel compte aussi parmi ses fonctionnalités l'estimation par éléments finis de la concentration de contrainte microgéométrique et la génération d'hypersurfaces de réponse pour plans expérimentaux. Les codes sont structurés et documentés afin de faciliter une continuation suivant le départ de l'auteur du programme doctoral.  ABSTRACT: In production, control and optimization of precision cuts is heavily dependent upon trial and error and upon machining specialist expertise. When unit cost is in the tens of thousands of CAD, manipulation of the many process variables in order to narrow in on acceptable conditions should be done with as few trial parts as possible; reduction of the number of trial parts by even one specimen is worthwhile. Process control is equally important to maintain stable production and prevent the scrapping of parts. This thesis describes the development of the ability to acquire a single linear roughness profile from a fi hard turned metallic part, submit the roughness profiles to a computer-automated analysis, and obtain percent contributions of specific mechanisms to arbitrary roughness parameters of profile amplitude. Expression as a contribution to any parameter facilitates applicability in manufacturing, in which production is usually concerned with meeting specific scalar surface roughness requirements such as average roughness Ra rather than exotic roughness parameters. Automated analysis is important in order to avoid requiring special expertise in the techniques developed for manufacturer implementation. Linear roughness profiles are attractive for the quick, inexpensive, and non-destructive nature of their acquisition, and for the widespread availability of linear roughness measuring machines in machine shops. The challenges overcome include the non-trivial task of automating identification of the locations of tool traces or “feed marks” in linear roughness profiles without any a priori knowledge of feed mark shape due to the significant plastic deformations in finish hard turning. The method developed is dubbed “Correlated Domain Identification” (CDI), does not depend on regression techniques, and exploits the continuous random variability of the cutting process. Signatures of specific mechanisms active during hard turning were identified as modes of cut variability without coercing the data by fitting of expected deformations. The modes identified include radial and axial cutting vibration, local ploughing, and side flow. The modes were idealized mathematically. The claim that radial vibration fully accounts for its associated mode signature was verified experimentally. The study culminates with implementation as a graphical software program suitable for use in production. The analysis is nearly entirely automated and is designed for ease of use. Additional features of the software include finite element estimation of microgeometry-induced stress concentration and generation of response hypersurfaces of designed experiments. The codes developed are neatly organized and documented in order to facilitate development following the author's departure from the  Ph. D.  program.


identifier: Aghaee Sarbarze, S. (2017). Gas-Phase Carbon Coating of LiFeP04 Nano Particles as a Cathode Building Block for Li-Ion Batteries  [Mémoire de maîtrise, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Les véhicules électriques représentent une solution envisagée dans le secteur des transports pour atténuer les défis relatifs au réchauffement climatique et qui relèvent principalement des émissions du dioxyde de carbone vers l'atmosphère. Les batteries aux ions lithium constituent la partie la plus importante des véhicules électriques et ainsi elles contrôlent le prix ultime de ce genre de véhicules. Par conséquent, il est crucial de développer les batteries les plus légères possibles et qui ont la performance électrochimique la plus proéminente. Le coût majeur des batteries aux ions lithium revient à leur électrode cathodique. Les poudres de phosphate de fer lithié (PFL) constituent le matériau composant le plus prometteur de l'électrode cathodique de ces batteries. Les PFL ont reçu l'intérêt du secteur industriel ainsi qu'académique vu leurs avantages clés comme la stabilité thermique, le respect de l'environnement, la sécurité et relativement le coût économique. Or, hormis tous ces avantages, les PFL sont confrontés aux limitations de la faible conductivité et la faible diffusivité ionique. La fabrication des particules à petit diamètre et l'application d'une couche de revêtement appropriée comme le graphite de carbone sur la surface des PFL permettent fréquemment de contrecarrer ces limitations. Le revêtement offre aussi un cycle de vie plus long pour les batteries rechargeables. Toutefois, les procédés conventionnels de revêtement en carbone utilisent soit un liquide comme le sucre dissout soit un solide comme un copolymère ou un précurseur de carbone ce qui fait surgir des problèmes comme le coût élevé, un excès de carbone (poids mort), une couche non uniforme et des types indésirables des revêtements en carbone. Tirant profit de la diffusivité beaucoup plus élevée du précurseur de carbone gazeux sur la surface des poudres de PFL, nous avons développé un procédé de revêtement en carbone en phase gazeuse qui comprend un réacteur à lit fluidisé pour le dépôt chimique en phase vapeur (FB-CVD) pour déposer une couche mince de carbone à températures élevées inférieures à la température de frittage à savoir 750 °C sur des poudres PFL de taille nano qui ont été synthétisées par la méthode hydrothermique. A cause de la présence sévère des forces inter particulaires, les nanoparticules PFL tel que reçues avec une distribution de taille primaire de 50 à 400 nm ont été agglomérées et donc ils ont eu une distribution de taille secondaire de de 5 à 850 m. L'effet des conditions opératoires telles que le type et la concentration du précurseur de carbone, la température, le temps de réaction, le temps de séjour du gaz, la distribution de tailles des poudres PFL secondaires sur la qualité du carbone déposé en terme de l'épaisseur du revêtement, du type de carbone et de la performance électrochimique des poudres C-PFL produites a été optimisé dans ce travail de recherche. Parmi plusieurs candidats pour le précurseur, le propylène a été considéré comme le plus approprié. Un réacteur à lit fluidisé utilisant le chauffage par induction et fabriqué à l'échelle laboratoire a été modifié et adapté pour effectuer les tests du FB-CVD et une procédure opératoire standard a été développée. Les poudres PFL revêtues ont été caractérisées par les analyses XRD, SEM, TEM, XPS, la spectroscopie Raman, la mesure de conductivité, LECO et l'analyse électrochimique. Les premières séries d'investigation concernaient la production de C-PFL à partir des poudres PFL secondaires avec une distribution des tailles de 125 à 250 m et représentant poudres du groupe de Geldart A et ceci dans l'équipement FB-CVD développé afin d'examiner scientifiquement la faisabilité du procédé du revêtement en carbone en phase gazeuse quant à savoir ou pas si le carbone a été déposé uniformément sur la surface des poudres PFL dans un réacteur à lit fluidisé et de sorte que les propriétés électrochimiques soient supérieurement améliorées. Les résultats ont montré que le carbone a été avec succès déposé uniformément sur la surface des poudres PFL à des conditions opératoires optimales de sorte que le carbone de graphite constitue à peu près le double du carbone de type diamant et la capacité de décharge des PFL a été significativement élevée de 40 à 130 mA.h/g. Suite aux résultats prometteurs des poudres PFL du groupe Geldart A , le travail de recherche a mis l'accent sur l'application du procédé de FB-CVD optimal pour les poudres PFL secondaires très cohésives de taille inférieure à  90 m. L'originalité de ce travail de recherche se résume dans le développement d'un réacteur FB-CVD assisté par impulsions en utilisant une électrovanne à l'entrée du réacteur avec fonctionnement intermittent pour surpasser les forces inter particulaires et par conséquent fluidiser tout le lit des PFL. Par la suite, des poudres C-LFP avec un carbone revêtu beaucoup plus uniforme comparé aux poudres PFL qui sont plus grandes de taille ont été obtenus et la capacité de décharge de plus de 140 mA.h/g a été atteinte. L'analyse XPS a révélé qu'une liaison très forte a été formée entre le carbone déposé et le phosphate de PFL. Les analogies entre les échantillons C-PFL dérivées des procédés basés sur le FB-CVD et le FB-CVD assisté par impulsions révèlent que le PFL avec une distribution de tailles plus petite possède une électro-conductivité supérieure et une meilleure performance comme matériel cathodique d'une cellule de batterie.  ABSTRACT: Electric vehicles are through to be a solution in transportation sector to mitigate the global warming challenges due to release of carbon dioxide to the atmosphere. Lithium ion batteries constitute the most important part of electric vehicles, and consequently govern the ultimate price of such vehicles. Therefore, it is crucial to develop batteries with the lightest possible weight and the most prominent electrochemical performance.  Major cost of the lithium ion batteries belongs to their cathode electrode. Lithium iron phosphate (LFP) powders are one of the promising building block materials of the cathode electrode of such batteries. LFP has received a lot of interest in research from both academia and industry due to its key advantages such as thermal stability, environmental friendly, safety and relatively economical cost. Despite all these advantages, LFP suffers from low electrical conductivity and low ion diffusivity. Achieving small size particles and applying an appropriate conductive-coated layer, such as graphite carbon, on the surface of LFP powders commonly address these limitations. The coating also affords longer cycle life to the rechargeable batteries. However, conventional LFP carbon coating processes include either a liquid, e.g. dissolved sugar, or a solid, e.g. co-polymer, carbon precursor where it has been led to issues such as high cost, excess carbon (dead weight), non uniform layer and undesired type of the coated carbon. Taking advantage of enhanced diffusivity of a gaseous carbon precursor onto surface of LFP powders, we developed a gas-phase carbon coating process that includes a fluidized bed chemical vapor deposition reactor (FB-CVD) to deposit a thin layer of carbon at elevated temperatures below sintering temperature, namely 750 °C, of nano size LFP powders that were synthesized by a hydrothermal method.  Due to severe presence of interparticle forces, the as-received LFP nanoparticles with a primary size distribution of 50 to 400 nm were agglomerated, so they had a secondary size distribution from 5 to 850 m. Effect of operating conditions such as type and concentration of the gaseous carbon precursor, temperature, reaction time, gas residence time, and size distribution of LFP secondary powders on quality of deposited carbon, in terms of coating thickness and type of carbon, as well as electrochemical performance of the produced C-LFP powders were optimized in this research. Among several candidate precursors, propylene was selected as the most suitable one. A bench-scale induction heating fluidized bed reactor was modified and commissioned to run the FB-CVD tests, and a standard operating procedure was developed. The coated LFP powders were characterized by XRD, SEM, TEM, XPS, Raman spectroscopy, conductivity-meter, LECO and electrochemical analyses. First series of investigation was about C-LFP production from secondary LFP powders with a size distribution of 125 to 250 m, representing Geldart's group A powders, in the developed FB-CVD setup to scientifically investigate feasibility of the gas-phase carbon coating process as to where or not carbon can be deposited uniformly on the surface of LFP powders in a fluidized be reactor so that electrochemical properties of LFP are superiorly enhanced. Results revealed that carbon successfully deposited uniformly onto surface of LFP powders at optimum operating conditions so that graphite carbon was almost twice the diamond carbon, and discharge capacity of LFP significantly improved from 40 to about 130 mA.h/g.  Following the very promising results from the Geldart's group A LFP powders, the research focused on applying the optimum FB-CVD process to the very cohesive secondary LFP powders with a size less than 90 m. As a novelty of this research, we developed a pulse-assisted FB-CVD setup, employing a solenoid valve in the reactor inlet with an intermittent operation, to overcome interparticle forces, and consequently, to fluidize the whole LFP bed. Subsequently, C-LFP powders with much more uniform coated carbon, as opposed to the coarser secondary LFP powders, were obtained and the discharged capacity of more than 140 mA.h/g was obtained.  XPS analysis revealed that a strong bond was formed between the deposited carbon and the phosphate of LFP. Analogies between the C-LFP samples derived from FB-CVD and pulse-assisted FB-CVD processes revealed that LFP with smaller secondary particle size possesses higher electro-conductivity and better performance as a cathode material in a battery cell.


identifier: Marion, Y. (2017). Amélioration de la capture des visages pour l'industrie du jeu vidéo  [Mémoire de maîtrise, École Polytechnique de Montréal].

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abstract: RÉSUMÉ: Réaliser une animation réaliste d'un visage dans l'industrie du jeu vidéo est un défi technique. Il est extrêmement complexe, y compris pour les meilleurs animateurs 3D, de produire une animation faciale réaliste. Une approche à ce problème est de capturer la performance d'un acteur et de la reproduire automatiquement sur un modèle de visage paramétrable, communément appelé un «rig». Le processus reste toutefois toujours peu automatisé et repose énormément sur les artistes qui l'effectuent. La question est alors de savoir comment arriver à trouver les paramètres d'animations sur un rig de visage en 3D à partir d'une source vidéo 2D mono-caméra ? Nous proposons de ramener le problème dans un contexte physique : déterminer ces paramètres d'animation sans intervention humaine à partir de la session de capture de mouvement. L'objectif est alors de proposer aux artistes animateurs un nouvel outil qui leur permettra d'obtenir des résultats semblables à ceux du processus précédent, d'une façon plus rapide sans pour autant changer leurs habitudes de travail. Notre nouveau pipeline consiste en un transfert de déformation entre la performance de l'acteur retranscrite dans un suivi de points en 3D vers les mêmes points sur le Rig visé, afin de réaliser une cible atteignable. L'artiste n'a pas besoin de fournir une pose neutre au système, elle est déterminée sans intervention humaine en projetant la pose neutre du Rig dans l'espace du suivi. Les paramètres d'animation optimaux sont ensuite déterminés itérativement en minimisant une énergie des moindres carrés entre la cible et le rig à l'aide d'une descente de gradient dans l'espace des paramètres d'animation. Afin de ne pas tomber dans un minimum local, un réalignement au cours du processus itératif est réalisé par zones du visage entre le rig et la cible. Si l'artiste n'est pas satisfait du résultat alors produit, il peut le corriger à l'aide des mêmes outils qu'il a l'habitude d'utiliser, que nous avons adaptés à la correction d'erreurs. En utilisant notre nouveau pipeline, un artiste peut désormais réaliser une animation faciale réaliste en une demi-heure contre presque dix heures pour le même résultat avec le pipeline précédent. L'artiste n'a en effet plus qu'à se concentrer sur la correction des résultats insatisfaisants du nouveau pipeline plutôt que de réaliser l'animation entière du début.  ABSTRACT: Performing a realistic 3D facial animation in the video game industry is a real technical challenge. It is indeed extremely complex to produce a realistic facial animation, even for the most skilled artists. One way to solve this issue is to look at it differently: why simulate something we can capture? One approach is thus to capture and reproduce the actor's performance automatically on a parametrable model. This process, however, still relies heavily on artists and is poorly automatized. How to automatically determine facial animation parameters on a 3D face rig from a Monocular 2D video source? We propose to bring the problem back to the physical world: to automatically determine these animation parameters without human intervention from the motion capture session. Our goal is to give the artists a new tool which would be yielding similar results to the previous process in a more efficient way, without changing the way they work. Our new pipeline consists in a deformation transfer between the actor's performance and the 3D model by tracking a set of 3D points on the actor's face and reproducing their movements on the same points on the rig to create a reachable target. The artist doesn't have to input a neutral pose to the system since it is automatically determined by projecting the neutral pose of the rig into the tracking space. We then iteratively determine the optimal animation parameters by minimizing a least square energy between the rig and the target in animation parameter space. To prevent local minimas, we realign the rig and the target by zones through the iterative process. If the artist is not satisfied with the output, he can correct it using the same tools he is used to use that we adapted to allow error corrections. An artist can now produce a realistic facial animation in half an hour down ten hours using the previous pipeline for the same results. The artist indeed only has to focus on correcting the frames he judges to be not satisfying rather than starting animating from scratch.