L'environnement industriel concurrentiel auquel font face les entreprises manufacturières les pousse à se doter d'un système de production hautement réactif capable de pallier aux incertitudes et aux fluctuations imprévisibles de la demande. La classe des systèmes manufacturiers reconfigurables (RMS pour Reconfigurable Manufacturing System en anglais) fournit une solution efficace et prometteuse à ce défi. Contrairement aux systèmes classiques comme les lignes de fabrication dédiées (DML) et les systèmes de fabrication flexibles (FMS), qui n'arrivent pas à surmonter ces challenges à cause de leurs conceptions qui limitent les options pour mieux gérer les variations de la demande et adapter la capacité du besoin du marché, les RMS présentent une bonne alternative possédant la capacité d'adapter la configuration du système manufacturier au fil du temps afin de répondre aux exigences du marché. Cela est assuré par les machines-outils reconfigurables (RMT pour Reconfigurable Machine Tools en anglais) qui sont considérées comme la composante fondamentale pour un RMS. Ce mémoire propose une nouvelle approche d'ordonnancement de la production en considérant les machines-outils reconfigurables. L'objectif est de minimiser le makespan. Un modèle linéaire mixte en nombres entiers ainsi qu'une heuristique adaptée à deux phases ont été proposés afin de résoudre le problème. Les performances des deux méthodes de résolution sont analysées et comparées pour différentes instances générées aléatoirement. Une analyse de performance des méthodes suite aux variations de certains paramètres est présentée. Finalement, un contexte dynamique (des nouvelles commandes qui surviennent au cours de la production) est considéré où la performance de l'approche heuristique surpasse celle de la méthode exacte pour les instances considérées. / The competitive manufacturing environment faced by manufacturing companies requires a highly responsive production system capable of dealing with uncertainties and unpredictable fluctuations of demand. Reconfigurable Manufacturing Systems (RMS) provide an effective and promising solution to this challenge. Unlike conventional systems such as Dedicated Manufacturing Lines (DML) and Flexible Manufacturing Systems (FMS) which fail to overcome these challenges due to their designs which do not support variations in demand and changes in capacity, RMS present a good alternative with the ability to change the system configuration over time to meet market demands. This is ensured by reconfigurable machine tools (RMT) which are considered as the fundamental component for an RMS. This thesis proposes a new approach to production scheduling for manufacturing systems with reconfigurable machine tools. The objective is to minimize the makespan. A linear mixed-integer model based on the sequence of operations as well as an adapted two-phase heuristic are proposed to solve the problem. The performances of the two resolution methods are analyzed and compared for different randomly generated instances. An analysis of the performance of the methods following variations in certain parameters is presented. Finally, a dynamic context (new orders arise during production) is considered where the heuristic outperforms the exact method.

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Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Depuis quelques années, de plus en plus de travaux de recherche sont menés en collaboration étroite avec les entreprises manufacturières et les services environnementaux pour la conception de systèmes de démantèlement robustes et rentables. Il s'agit de systèmes de désassemblage complexes où l'optimisation des processus est essentielle. C'est justement à cette tâche que nous nous sommes attelés en engageant une démarche organisée pour le traitement principalement, des objets manufacturés en fin de vie, et plus particulièrement des véhicules. Partant de l'ensemble des gammes de désassemblage admissibles, notre apport réside principalement dans le choix judicieux d'une représentation de l'ensemble de ces gammes par un réseau de Petri unique et par le choix de la programmation linéaire comme outil de recherche du processus de désassemblage optimal. La conjonction des ces deux outils méthodologiques nous a permis de proposer une formalisation souple permettant d'incorporer facilement l'ensemble des contraintes que peut vouloir formuler le responsable du processus. Notamment, celles issues de son expertise dans la recherche de la solution optimale. Etendue au désassemblage multi–produits, cette approche présente désormais, toutes les qualités requises pour une implémentation informatique rapide et facile. Nos premiers résultats de simulation sur des véhicules hors d'usages nous ont conforté dans nos choix de conception et ont montré les avantages apportés à la gestion des produits en fin de vie.

Les coûts de transport représentent une grande partie des coûts d'exploitation des entreprises de recyclage du bois. Le problème que nous étudions est le problème du transport avec retour en charge, au sein duquel une entreprise doit décider comment connecter ses points d'approvisionnement et de demande en utilisant des itinéraires. Dans ce mémoire, le problème résolu est un cas particulier du problème de transport dans lequel le producteur n'a qu'une seule usine. Ce cas spécial est rarement étudié dans la littérature scientifique. Nous utilisons un modèle de programmation linéaire pour résoudre ce problème. Nous présentons les résultats obtenus lorsque nous appliquons cette approche aux données d’une entreprise de recyclage du bois. Nous étudions l'effet de l'horizon temporel de planification en comparant la planification annuelle des transports à la planification hebdomadaire. Nous comparons aussi l’effet de différents calculs de distance, différents types de camion et différents objectifs d’optimisation. Les résultats montrent 42% d'économies de temps de déplacement pour la planification annuelle et 36% d'économies pour la planification hebdomadaire. Nous analysons également la répartition des économies entre un ensemble de transporteurs et rapportons que 49% des économies impliquent le transporteur priorisé par la société de recyclage. Lorsque nous ajoutons des contraintes aux types de camions pouvant effectuer des retours en charge, les économies chutent à 17%. Ces contraintes résultent du fait que les entreprises de recyclage du bois utilisent différentes catégories de matériaux et nécessitent par conséquent des configurations de camions spécifiques. Enfin, une analyse des coûts de transport et des revenus de la société de recyclage montre que notre modèle peut potentiellement augmenter considérablement les revenus de transport. / Transportation costs represent a large portion of the operation costs for wood recycling companies. The problem we study is the transportation with backhaul problem in which a company must decide how to connect its supply and demand points using routes. In this master’s thesis, the problem solved is a special case of the transportation problem where the producer only has one mill. This special case is rarely studied in the scientific literature. We use a linear programming model to solve these problems. We present results obtained when applying this approach to data from a wood recycling company. We investigate the effect of the planning time horizon by comparing yearly transportation planning against weekly planning. We also compare the effect of different distance calculations, different types of trucks and different optimization goals. The results show 42% in traveled time savings for yearly planning and 36% in savings for weekly planning. We also analyse the distribution of the backhaul savings among a set of carriers and report that 49% of the savings involved the recycling company’s prioritized carrier. When we add constraints on truck types that can perform backhauls, savings drop to 17%. These constraints result from the fact that wood recycling companies handle different categories of materials and therefore require specific truck configurations. Finally, an analysis of the recycling company’s transportation costs and revenues show that our model has the potential to substantially increase transportation revenues.

La recherche en imagerie médicale est une des disciplines les plus actives du traitement d'images. La segmentation et l'analyse d'images dans un contexte clinique reste un problème majeur de l'imagerie médicale. La multiplicité des modalités d'imagerie, ainsi que les fortes variabilités des structures et pathologies à analyser rendent cette tâche fastidieuse. Dans la plupart des cas, la supervision de spécialistes, tels que des radiologistes, est nécessaire pour valider ou interpréter les résultats obtenus par analyse d'images. L'importante quantité de données, ainsi que les nombreuses applications liées à l'imagerie médicale, nécessitent des outils logiciels de très haut niveau combinant des interfaces graphique complexe avec des algorithmes interactifs rapides. Les récentes recherches en segmentation d'images ont montré l'intérêt des méthodes à base de graphes. L'intérêt suscité dans la communauté scientifique a permis de développer et d'utiliser rapidement ces techniques dans de nombreuses applications. Nous avons étudié les arbres de recouvrement minimaux, les coupes minimales ainsi que les arbres de chemins les plus courts. Notre étude a permis de mettre en lumière des liens entre ces structures a priori très différentes. Nous avons prouvé que les forêts des chemins les plus courts, ainsi que les coupes minimales convergent toutes les deux, en appliquant une transformation spécifique du graphe, vers une structure commune qui n'est autre qu'une forêt de recouvrement minimale. Cette étude nous a aussi permis de souligner les limitations et les possibilités de chacune de ces techniques pour la segmentation d'images. Dans un deuxième temps, nous avons proposé des avancées théoriques et pratiques sur l'utilisation des coupe minimales. Cette structure est particulièrement intéressante pour segmenter des images à partir de minimisation d'énergie. D'une part, nous avons montré que l'utilisation de graphes de régions d'une segmentation morphologique permet d'accélérer les méthodes de segmentation à base de coupe minimales. D'autre part nous avons montré que l'utilisation de graphes de régions permet d'étendre la classe d'énergie pouvant être minimisée par coupe de graphes. Ces techniques ont toutes les caractéristiques pour devenir des méthodes de référence pour la segmentation d'images médicales. Nous avons alors étudié qualitativement et quantitativement nos méthodes de segmentation à travers des applications médicales. Nous avons montré que nos méthodes sont particulièrement adaptées à la détection de tumeurs pour la planification de radiothérapie, ainsi que la création de modèles pour la simulation et la planification de chirurgie cardiaque. Nous avons aussi mené une étude quantitative sur la segmentation de tumeurs du foie. Cette étude montre que nos algorithmes offrent des résultats plus stables et plus précis que de nombreuses techniques de l'état de l'art. Nos outils ont aussi été comparés à des segmentations manuelles de radiologistes, prouvant que nos techniques sont adaptées à être utilisée en routine clinique. Nous avons aussi revisité une méthode classique de segmentation d'images : la ligne de partages des eaux. La contribution de notre travail se situe dans la re-définition claire de cette transformation dans le cas des graphes et des images multi spectrales. Nous avons utilisé les algèbres de chemins pour montrer que la ligne de partages des eaux correspond à des cas particuliers de forêt des chemins les plus courts dans un graphe. Finalement, nous proposons quelques extensions intéressantes du problème des coupes minimales. Ces extensions sont basées sur l'ajout de nouveaux types de contraintes. Nous considérons particulièrement les coupes minimales contraintes à inclure un ensemble prédéfini d'arêtes, ainsi que les coupes minimales contraintes par leur cardinalité et leur aires. Nous montrons comment ces problèmes peuvent être avantageusement utilisé pour la segmentation d'images.

Les travaux de cette thèse sont les fruits de collaboration depuis 2008 entre l'ICL et le Centre Ingénierie et Santé (CIS) de l'Ecole des Mines de Saint Etienne. CIS et ICL sont tous deux membres de l'Institut Fédératif de Recherche en Science, Ingénierie et Santé (IFRESIS) et participent tous deux aux travaux du Cancéropôle Lyon Auvergne Rhône-Alpes (CLARA) dont Franck Chauvin animait l'axe IV sur Epidémiologie, SHS, Information du Patient et Organisation des Soins. Cette thèse a été initiée avec la volonté de développer une recherche originale sur l'optimisation de la production de soins en cancérologie.Nous nous intéressons à différentes problématiques de la gestion de soins des patients dans un hôpital de jour en cancérologie. Nous visons à équilibrer au mieux les besoins journaliers en lits tout en prenant en compte l'adhérence aux protocoles de soins, les contraintes des oncologues et les aléas des flux de patients. Pour un hôpital de jour en oncologie, nous avons identifié et étudié les décisions suivantes : I. Le planning médical une fois par an afin de déterminer les périodes de travail des oncologues dans une semaine. Nous avons proposé une formulation originale sous forme d'un modèle de programmation linéaire en nombres mixtes (MIP) et une approche en 3-étapes. II. L'affectation des nouveaux patients qui détermine le jour de la chimiothérapie pour chaque patient entrant. Nous avons présenté trois stratégies de planification et nous avons décrit un algorithme de simulation pour évaluer ces stratégies de planification. Les stratégies de planification proposées exploitent les informations contenues dans les protocoles de soins des patients et utilisent l'optimisation Monte Carlo III. La planification des rendez-vous. Nous avons présenté deux méthodes pour la résolution de ce problème : une approche basée sur la relaxation Lagrangienne et une heuristique basée sur une optimisation par recherche localeIV. La planification des jours fériés : permet de remédier au problème des semaines comportant des jours fériés. Nous avons développé un modèle en programmation linéaire en nombres mixtes permettant de répartir rapidement la charge du jour férié sur les jours en amont et en aval sans trop dégradé l'efficacité du traitement, ni surcharger le travail de l'HDJ.

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Le travail de recherche présenté a pour objet l'évaluation des mesures de promotion du biodiesel envisagées à l'horizon 2010 en France. Cette évaluation repose sur une étude approfondie de la demande de biodiesel française basée sur l'utilisation d'un modèle d'optimisation sous contraintes représentant l'ensemble de l'industrie française du raffinage. La prise en compte des caractéristiques physico-chimiques du biodiesel au moment de la constitution du pool gazole permet au biodiesel d'être incorporé à hauteur de 27% en volume dans le gazole sans problème technique majeur. Une décomposition de la valeur marginale attribuée au biodiesel par les raffineurs en fonction de ses caractéristiques physico-chimiques nous montre que le contenu énergétique du biodiesel est la caractéristique la plus défavorable à l'incorporation de biodiesel et que la densité devient contraignante au-delà de 17% d'incorporation. Le faible contenu en soufre du biodiesel peut néanmoins s'avérer intéressant à l'horizon 2010. A la lumière de cette analyse de la demande, nous procédons à un couplage externe d'un modèle d'offre agro-industriel en biodiesel et du modèle de raffinage français. Ainsi nous étudions l'impact de la réalisation de l'objectif de mise à la consommation du biodiesel pour l'année 2010 sur les surfaces agricoles à mobiliser, la compétitivité du biodiesel, la réduction des émissions de gaz à effet de serre et la balance commerciale des produits pétroliers. A partir des résultats obtenus, nous proposons une analyse critique des mesures de promotion du biodiesel envisagées à l'horizon 2010.