Nous proposons dans cette thèse une nouvelle approche de géosimulation multi-niveau permettant de simuler la propagation d’une zoonose (maladie infectieuse qui se transmet des animaux aux humains) à différents niveaux de granularité. Cette approche est caractérisée entre autres par l’utilisation d’un modèle théorique original que nous avons nommé MASTIM (Multi-Actor Spatio-Temporal Interaction Model) permettant de simuler des populations contenant un nombre considérable d’individus en utilisant des modèles compartimentaux enrichis. MASTIM permet de spécifier non seulement l’évolution de ces populations, mais également les aspects relatifs aux interactions spatio-temporelles de ces populations incluant leurs déplacements dans l’environnement de simulation géoréférencé. Notre approche de géosimulation multi-niveau est caractérisée également par l’utilisation d’un environnement géographique virtuel informé (IVGE) qui est composé d’un ensemble de cellules élémentaires dans lesquelles les transitions des différents stades biologiques des populations concernées, ainsi que leurs interactions peuvent être plausiblement simulées. Par ailleurs, nous avons appliqué nos travaux de recherche au développement d’outils d’aide à la décision. Nous avons acquis une première expérience avec le développement d’un outil (WNV-MAGS) dont l’objectif principal est de simuler les comportements des populations de moustiques (Culex) et des oiseaux (corneilles) qui sont impliquées dans la propagation du Virus du Nil Occidental (VNO). Nous avons par la suite participé au développement d’un outil générique (Zoonosis-MAGS) qui peut être utilisé pour simuler la propagation d'une variété de zoonoses telles que la maladie de Lyme et le VNO. Ces outils pourraient fournir des informations utiles aux décideurs de la santé publique et les aider à prendre des décisions informées. En outre, nous pensons que nos travaux de recherche peuvent être appliqués non seulement au phénomène de la propagation des zoonoses, mais également à d’autres phénomènes faisant intervenir des interactions spatio-temporelles entre différents acteurs de plusieurs types. / We propose in this thesis a new multi-level geosimulation approach to simulate the spread of a zoonosis (infectious disease transmitted from animals to humans) at different levels of granularity. This approach is characterized by using an original theoretical model named MASTIM (Multi-Actor Spatio-Temporal Interaction Model) which can be applied to simulate populations containing a huge number of individuals using extended compartmental models. MASTIM may specify not only the evolution of these populations, but also the aspects related to their spatio-temporal interactions, including their movements in the simulated georeferenced environment. Our multi-level geosimulation approach take advantage of an informed virtual geographic environment (IVGE) composed of a set of elementary cells in which the transitions of the different biological stages of the involved populations, as well as their interactions can be simulated plausibly. Furthermore, this approach has been applied to develop decision support tools. We got a first experience with the development of WNV-MAGS, a tool whose main purpose is to simulate the populations’ behavior of mosquitoes (Culex) and birds (crows), which are involved in the spread of West Nile Virus (WNV). We subsequently participated in the development of a generic tool (Zoonosis-MAGS) that can be used to simulate the spread of a variety of zoonoses such as Lyme disease and WNV. These tools may provide useful information to help public health officers to make informed decisions. Besides, we believe that this research can be applied not only to the spread of zoonoses, but also to other phenomena involving spatio-temporal interactions between different actors of different types.

L'industrie de la production primaire de l'aluminium a besoin de nouveaux développements technologiques afin d'augmenter la rentabilité des usines. L'amélioration de l'efficacité énergétique des usines s'avère une voie prometteuse pour atteindre ce but. Ce mémoire aborde l'étude de la problématique des pertes ohmiques reliées à la connexion acier-fonte-carbone de l'anode. La modélisation de ce problème requiert le couplage des champs thermo-électro-mécanique (TEM) puisque l'augmentation de la température dans l'anode influence la dilatation thermique des matériaux qui influence la pression de contact et, a fortiori, la transmission du courant électrique entre celles-ci. À l'aide de la méthode des éléments finis, il a été possible de créer un modèle numérique générique d'une anode complète utilisée dans les cuves Hall-Héroult qui tient compte de la résistance électrique de contact, du déplacement et du contact mécanique, de la conductance thermique et de la génération de chaleur par effet Joule. Le modèle générique complété, une étude de cas a été réalisée pour étudier les effets de la réduction du diamètre des rondins d'acier du tripode insérés à l'intérieur des tourillons. Avec une méthode statistique, il a été possible d'établir que la variation du diamètre des rondins extérieurs était le paramètre principal expliquant la variation des pertes ohmiques dans l'anode. Les résultats ont démontré qu'une diminution du diamètre des rondins de 180 mm (modèle de base) lorsque neufs à 160 mm suite à leur corrosion augmentait du potentiel électrique dans l'anode de l'ordre de 10 mV en comparaison avec le modèle de base. Une fois validé, ce modèle pourra être utile pour la réalisation de plusieurs travaux, comme par exemple étudier les effets de la modification de la forme et du nombre d'ailettes dans le tourillon, de la composition chimique de la fonte ou de la configuration de l'anode et d'en comparer les effets sur le potentiel électrique par rapport à un modèle base.

Dans le cadre de ce travail de thèse, nous avons conçu une plateforme de simulation permettant l’évaluation comparative de stratégies de pilotage pour la production de bois d’œuvre dans les scieries nord-américaines. Dans notre contexte, une stratégie de pilotage est composée de plusieurs paramètres tels que le choix des politiques d’acceptation des commandes, permettant d’accepter ou de refuser une commande en fonction de règles mises en place, le choix des modèles et algorithmes de planification utilisés à chaque étape de la production de bois d’œuvre, le choix du modèle au niveau tactique, les mécanismes de coordination utilisés, permettant de mieux coordonner les opérations de plusieurs entités distinctes ou de plusieurs niveaux de planification ; on parle notamment d’échange d’informations circulant entre les niveaux de planification tactique et opérationnel ou encore entre les entités/modèles utilisés au niveau opérationnel pour planifier la production de bois d’œuvre. Lors de la planification des opérations, les industriels doivent mettre en place ces stratégies de pilotage. Aujourd’hui, il est extrêmement compliqué de savoir quelle stratégie de pilotage mettre en place en fonction de son propre contexte de marché et de ses paramètres de production. L’objectif général est donc est de permettre d’évaluer et comparer des stratégies de pilotage aux niveaux tactique et opérationnel pour la production de bois d’œuvre, tout en tenant compte du contexte de marché de l’entreprise ainsi que de ses paramètres de production. Pour atteindre cet objectif, nous l’avons divisé en quatre objectifs spécifiques qui ont donnés lieu à trois publications. Pour notre premier objectif spécifique, nous avons développé un modèle de simulation permettant de représenter la génération, l’acceptation et la vente d’une commande pour une entreprise de sciage. Un module de planification de la production a également été couplé et est responsable de la gestion des stocks et de la génération des plans de production. Pour notre deuxième objectif spécifique, nous avons utilisons ce modèle de simulation pour pouvoir évaluer l’impact de politiques d’acceptation des commandes (telles que Availableto-promise (ATP), Capable-to-promise (CTP) ou encore On-Stock) sur les performances de l’entreprise en termes de volume de commandes acceptées dans un environnement à flux de produits divergent avec co-production. Bien que ces politiques d’acceptation des commandes aient été largement étudiées dans un contexte manufacturier traditionnel, le choix d’une politique plutôt qu’une autre est loin d’être trivial dans un tel contexte de divergence de flux physique. Nous montrons dans cette première contribution que dans ce type de contexte, le choix d’une politique d’acceptation de commande plutôt qu’une autre dépend fortement du marché et impacte fortement les performances de l’entreprise, en termes de commandes acceptées et de stock moyen annuel. Cet objectif spécifique a entrainé l’écriture d’un premier article. Pour notre troisième objectif spécifique, nous avons évalué des mécanismes de coordination mis en place au niveau opérationnel entre les différentes activités du processus de transformation de bois d’œuvre, qui est un processus décentralisé. La précédente plateforme de simulation a donc été adaptée et des mécanismes de coordination déjà publiés tels que « Twophases planning », ou « bottleneck-first planning » y sont évalués en utilisant un horizon roulant dans un environnement où les commandes sont générées dynamiquement. Nous montrons que les mécanismes de coordination déjà publiés et testés dans un environnement statique performent mal dans un environnement dynamique. Nous proposons donc un autre mécanisme de coordination « hybride flux poussé / flux tiré » exploitant le concept de point de découplage. Ce mécanisme s’avère meilleur que les précédents en permettant un plus grand nombre de ventes, ainsi qu’une réduction des stock moyens. Cet objectif spécifique a entrainé l’écriture d’un deuxième article. Enfin, pour notre quatrième objectif spécifique, nous nous intéressons à la planification de la production aux niveaux tactique et opérationnel. Nous utilisons le modèle de simulation pour comparer et évaluer l’impact de différents types d’informations transmises du niveau tactique au niveau opérationnel. Le niveau de planification tactique est alors pris en compte pour établir une planification à plus long terme. Nous montrons que le choix du type d’informations à transmettre du niveau tactique au niveau opérationnel varie selon plusieurs facteurs, tels que : la politique d’acceptation des commandes (ATP, CTP) utilisée par l’entreprise, l’ampleur de la saisonnalité des prix de vente, ou le fait d’être ou non dans un marché en surcapacité. Cet objectif spécifique a entrainé l’écriture d’un troisième article. / In this thesis, we designed a simulation platform to compare and evaluate production planning and order management strategies for lumber production in North American sawmills. In our context, a strategy is composed of several parameters such as the choice of order acceptance policies, allowing to accept or refuse an order based on implemented rules, the choice of planning models and algorithms used at each stage of timber production, the choice of model at the tactical level, the coordination mechanisms used, to better coordinate the operations of several distinct entities or of several planning levels; this includes the exchange of information between tactical and operational planning levels or between entities / models used at the operational level to plan timber production. Today, it is extremely difficult for a company to know which management strategy to put in place. The general objective is then to evaluate and compare tactical and operational planning strategies for timber production, taking into account the company's market context and its production parameters. To achieve this goal, we divided it into four specific objectives that resulted in three publications. In the first specific objective, we developed a simulation model to represent the generation, acceptance and sale of an order for a sawmill. We coupled a production planning module to this simulation model that is responsible for inventory management and the generation of production plans. In a second objective, we use this simulation model to be able to evaluate the impact of order acceptance policies such as Available-to-promise (ATP), Capable-to-promise (CTP) and Stock policies on the company’s performance in terms of volume of accepted orders in a product flow environment diverge with co-production. Although these order acceptance policies have been widely studied in a traditional manufacturing context, the choice of one policy over another is far from being trivial in such a context of divergence flow. We show that in this type of context, the choice of an order acceptance policy rather than another depends strongly on the market and impacts the performance of the company, in terms of accepted orders and average annual inventory. This specific objective leads to the first publication. In a third specific objective, we evaluated coordination mechanisms used at the operational level between the different activities of the timber processing process, which is a decentralized process. The previous simulation platform has been adapted and previously published coordination mechanisms such as "Two-phase planning" or "bottleneck-first planning" are evaluated using a rolling horizon in an environment where orders are generated dynamically. We show that coordination mechanisms already published and tested in a static environment perform poorly in a dynamic environment. We therefore propose another "hybrid push / pull" coordination mechanism exploiting the decoupling point concept. This mechanism is better than the previous ones by allowing a greater number of sales, as well as a reduction in average inventory. This specific objective leads to a second publication. Finally, in a fourth specific objective, we are interested in production planning at the tactical and operational levels. We use the simulation model to compare and evaluate different information transmitted from the tactical level to the operational level by simulating the production system, the planning process and the market behavior. The tactical planning level is then taken into account to establish longer-term production planning. We show that the choice of the type of information to be transmitted from the tactical level to the operational level varies according to several factors, such as: the order acceptance policy (ATP, CTP) used by the company, the extent of seasonality selling prices, or whether or not being in an overcapacity market. This specific objective leads to third publication

Les systèmes d’information géographique (SIG) constituent des outils performants pour la gestion, l’analyse et la représentation de données spatiales. Ils sont utilisés dans de nombreux domaines dont en biologie marine. Parmi les phénomènes spatiaux étudiés en milieu marin, la dynamique des poissons fait l’objet de nombreuses recherches, étant donné l’importance des pêches dans l’économie des régions côtières et la nécessité de gérer ces ressources de façon durable. Un comportement clé des poissons est leur capacité à se regrouper pour former des agrégations. Une compréhension de ces agrégations est nécessaire afin d’établir des stratégies de reconstruction efficaces des ressources halieutiques en déclin. Cependant, les méthodes existantes utilisées pour représenter les agrégations de poissons ne modélisent pas ces agrégations explicitement en tant qu’objets spatiaux. De plus, malgré les capacités intéressantes offertes par les SIG actuels, ces outils sont limités en raison de la nature tridimensionnelle, dynamique et floue des agrégations de poissons dans le milieu marin. L’objectif principal de ce mémoire est de proposer de nouvelles approches pouvant permettre d’améliorer l’identification et la représentation spatiale des agrégations de poissons à des échelles régionale et locale. En 2D, l’approche proposée repose sur les modèles d’objets spatiaux flous découlant de la théorie des ensembles flous. Elle utilise une structure de données vectorielle pour représenter les limites des étendues minimale et maximale des agrégations de poissons et une structure de données matricielle pour modéliser la transition graduelle existant entre ces limites. Par ailleurs, en 3D, l’approche développée se base sur la triangulation Delaunay 3D et dynamique ainsi que sur l’algorithme de clustering 3D des α-shapes. Elle permet de détecter les agrégations contenues dans un jeu de données et de les reconstruire sous la forme d’objets 3D afin de pouvoir en étudier, par exemple, les propriétés morphologiques. L’application des approches proposées à des données halieutiques révèle plusieurs avantages et limitations qui sont discutés tout au long du mémoire. / Geographic information systems (GIS) are powerful tools to manage, analyse and represent spatial data. They are used in various disciplines, including marine biology. One of the most important phenomena intensively studied by marine biologists is the dynamics of fish. This is partly because there is an increasing need for sustainable management of fisheries which are very important in the economy of coastal zones. Fish aggregations are a fundamental component of these dynamics and should be better understood to establish efficient recovery strategies in the context of declining aquatic resources. However, the traditional representations of fish aggregations do not model those aggregations explicitly as spatial objects. Moreover, despite many interesting capabilities of current GIS, these tools are unable to handle the tridimensional, dynamic and fuzzy nature of fish aggregations. The main objective of this thesis is to propose new approaches to improve the representation of fish aggregations at the regional and local scales. In 2D, the proposed approach is based on the fuzzy spatial objects models, which are based on the fuzzy sets theory. It uses a vector data structure to delineate the maximal and minimal extents of fish aggregations and a raster data structure to model the gradual transition which exists between these boundaries. In 3D, the proposed approach for the representation of fish aggregations is based on the dynamic Delaunay tetrahedralisation and the 3D α-shapes clustering algorithm. The integrated algorithm allows automatic detection of the fish aggregations contained in a dataset. 3D models also allow amongst other things the study of the morphological properties of the different aggregations. Testing these approaches with fisheries data (e.g. datasets from scientific surveys, acoustic datasets) revealed several benefits and limitations which are discussed throughout this thesis.

Ce mémoire présente les résultats d’une étude ayant pour but de modéliser la remontée de la cime du pin gris en vue de son utilisation par le modèle de croissance forestière CROBAS. Pour ce faire, des peuplements de pin gris présentant des différences en termes d’âge, de densité et de qualité de station ont été échantillonnés. Différents modèles de hauteur de la base de la cime vivante ont été calibrés, certains provenant d’adaptations de modèles présents dans la littérature scientifique, d’autres provenant d’une sélection pas-à-pas de variables. Les équations des modèles de hauteur de la base de la cime vivante ont été dérivées par rapport au temps afin de les transformer en modèles de remontée de cime. Les valeurs prédites par les équations ont ensuite été comparées à des taux de remontée de cime calculés à l’aide de la datation de la mort des branches situées sous la base de la cime vivante. La dérivée, par rapport au temps des équations de la hauteur de la base de cime vivante, a permis de modéliser avec succès la remontée de la cime vivante. La croissance en hauteur du pin gris, de même que l’intensité de la compétition latérale expérimentée par l’arbre, semblent être les deux principaux facteurs qui déterminent le taux de remontée de la base de la cime vivante. Les modèles expliquent une quantité significative de la variation de la remontée de la cime calculée à l’aide de l’analyse rétrospective des branches mortes. / Jack pine crown recession was studied using data from stands varying in age, density and site index. The resulting model should be included in the CROBAS forest growth model. As a first step, several crown height equations were derived from previously published results and from a stepwise selection. These equations were then derived with respect to age to estimate crown recession rates. Predicted crown recession rates were then compared to a data set of crown recession values calculated from dated branch mortality. The proposed method of using the time was able to explain a significant amount of the observed crown recession rate. Height growth and stand competition seem to be the main factors that influence crown recession rate.

Le projet de recherche qui est présenté dans ce mémoire a été réalisé dans le cadre d'une maîtrise en génie mécanique. Le but de ces recherches était de réaliser un mécanisme haptique avec un robot à câbles ayant la capacité de reproduire des contacts brusques et rigides durant une simulation en réalité virtuelle. Un simulateur de combat d'épée élémentaire a donc été construit pour servir de banc d'essai puisque ce genre de simulation nécessite ces genres de contacts. La majeure partie du projet était consacrée à l'élaboration des prototypes d'enrouleurs du mécanisme à câbles. Ces enrouleurs ont été conçus pour créer des impacts en induisant la collision de deux petites pièces métalliques. Les vibrations créées ainsi voyagent des enrouleurs vers l'utilisateur par l'entremise des câbles et l'effecteur et donnent ainsi la sensation de frapper un objet rigide. Les mécanismes ainsi créés sont très innovateurs et démontrent beaucoup de potentiel. Le fonctionnement de ces enrouleurs, ainsi que le processus de conception qui a mené à l'élaboration de ceux-ci est détaillé tout au long de ce mémoire. De plus, la performance de ces mécanismes est évaluée et il y a une liste de recommandations pour créer un prototype plus avancé.

Ce mémoire traite de la modélisation et la simulation dynamique d'un système d'arrimage utilisé dans le transport d'équipements hors normes. L'arrimage des charges dans ce type de transport s'effectue à l'aide de chaînes que l'opérateur du véhicule appose de manière à ancrer la charge directement sur la semi-remorque. Ce projet nécessite la modélisation d'un véhicule dans le but d'effectuer des man?uvres prédéterminées. Le véhicule doit effectuer ces man?uvres dans le but d'induire des accélérations critiques au chargement. Ce projet de recherche vise à étudier la performance du système d'arrimage en terme de tension induite dans les chaînes lors de man?uvres. En effet, il est important d'assurer la sécurité de l'arrimage de telle sorte que la force engendrée dans les chaînes ne dépasse pas la limite de charge nominale prescrite par les fabricants de composantes d'arrimage. De plus, la recherche permet d'étudier différentes configurations d'arrimage dans le but d'étudier l'impact de la disposition des chaînes sur la qualité de l'arrimage.

Les chaînes logistiques représentent un avantage concurrentiel que les entreprises cherchent à pérenniser. La simulation s'inscrit naturellement auprès des décisionnaires comme un outil d'aide à la décision. Notre travail de recherche porte sur la définition d'une approche de modélisation et de simulation orientée agents de chaînes logistiques dans un contexte de personnalisation de masse. Nous proposons un cadre méthodologique structuré selon trois niveaux d'abstraction: Modèle de Domaine, Modèle Conceptuel et Modèle Opérationnel. Les modèles de Domaine, issus de la modélisation d'entreprise, sont étendus au contexte de personnalisation de masse. Les modèles Conceptuels et Opérationnels, dérivés du modèle de Domaine, sont développés selon le paradigme agent. Une architecture logicielle, composée de deux sociétés d'agents en interaction, assure l'implémentation et l'exécution d'agents cognitifs et réactifs. Un cas industriel est traité et les résultats de simulations sont interprétés.

Des travaux ont permis d’évaluer la résistance et la susceptibilité au chablis de l’épinette noire (Picea mariana (Mill.) B.S.P.) en structure régulière et irrégulière. Des expériences de treuillage ont permis d’évaluer le moment de force critique afin de quantifier la résistance des arbres au renversement et au bris de tige. Différents modèles ont été ajustés aux données. Le moment de force critique est fonction de la masse de la tige dans tous le cas et influencée par la structure ou les ratios hauteur : diamètre dans certains cas. Ces résultats sur la résistance, de même que la modélisation de la cime et plusieurs autres ajustements, furent intégrés dans le modèle ForestGALES afin de quantifier la susceptibilité au chablis. La susceptibilité apparaît fort variable entre et au sein de chaque type de structure, mais l’espacement et le rapport hauteur : diamètre expliquent la majeure partie de la variabilité observée. / Works aimed to evaluate windthrow resistance and susceptibility for black spruce (Picea mariana (Mill.) B.S.P.) stands of regular and irregular structure are presented here. Performed tree pulling works permitted to evaluate the critical bending moment in order to quantify the resistance of trees to overturning and stem breakage. Different models where fitted to the data. The critical bending moment is function of stem weight in all cases and influenced by the structure type or the height:diameter ratio in some cases. These results on mechanical resistance, along with crown modelling results and other adjustments, were used in an adaptation of the ForestGALES model in order to quantify windthrow susceptibility. Susceptibility appears to be quite variable between compared stands, both between and within structure types, but average tree spacing and height:diameter ratio explain most of the observed variability.

L’objectif général de cette recherche est de synthétiser les informations disponibles sur le développement d’un système d’urgence 9-1-1 pour les téléphones cellulaires dans le contexte nord américain. L’objectif spécifique du projet est de proposer une méthodologie qui détermine les conditions moyennes d’obstruction causée par les bâtiments qui nuisent à la qualité de la réception de signal GPS. Un modèle statistique de la qualité de signal GPS basé sur une campagne de mesures de réception des signaux GPS dans les arrondissements à caractère urbain dans la Ville de Québec (Canada) est employé pour simuler l’effet d’obstruction. Ces mesures ont montré une variabilité spatiale de la qualité de signal selon les conditions locales d’obstruction des édifices sur la voûte céleste. Une augmentation du pourcentage de ciel obstrué (effet de masque) a entraîné une augmentation de la probabilité de perte de signal GPS. Des cartes continues de la probabilité de perte de signal GPS ont été créés pour des feuillets de la Base de données topographiques de Québec au 1 : 20 000 en employant la technique d’interpolation spatiale par la méthode de la distance inverse pondérée (DIP). / The general objective of this investigation is to extract the most pertinent information currently available on developing an emergency 9-1-1 system for cellular phones in the North American context. The specific objective of this project is to propose a methodology for determining the average obstruction by buildings which affect GPS satellite signal quality. A statistical model of GPS signal quality based on a field measurement campaign in the urban districts of Quebec City (Canada) was used to simulate this phenomenon. The measurements demonstrated a spatial variation in signal quality according to the building obstruction over the local sky. An increase in the percent of obstructed sky led to an increase in the probability of losing GPS signal lock. Continuous maps of GPS signal loss probability were created for sheets of the Quebec topographic database at the 1:20,000 scale using the Inverse Distance Weighting technique of spatial interpolation (IDW).