Le problème de placement sur deux dimensions consiste à décider s'il existe un rangement d'objets rectangulaires dans une boîte donnée. C'est un problème combinatoire difficile (à la complexité du respect des capacités s'ajoute celle du positionnement des objets). Nous considérons les variantes sans rotation des objets et avec ou sans optimisation de la valeur des objets placés. Nous menons une étude exploratoire des méthodologies qui peuvent être développées à l'interface de la programmation mathématique, de l'optimisation combinatoire et de la théorie des graphes. Nous comparons les formulations de la littérature et en proposons de nouvelles. Nous développons et testons deux approches de résolution innovantes. L'une est basée sur la décomposition de Dantzig-Wolfe (avec un branchement sur les contraintes disjonctives de non recouvrement des objets). L'autre constitue en une approche combinatoire basée sur diverses caractérisations des graphes d'intervalles (modélisant le chevauchement des objets selon chaque axe).

Résumé Dans cette thèse, nous étudions la gestion des blocs opératoires, et plus particulièrement la planification et l’ordonnancement de ces blocs. Le choix d’études de ce secteur hospitalier est lié au fait qu’il est réputé comme un lieu hautement stratégique dans un établissement hospitalier, surtout en terme de coûts. Il est dès lors utile de s’intéresser à l’optimisation de l’utilisation des ressources hospitalières. Etant donné que l’optimisation du fonctionnement des blocs opératoires est un problème vaste et complexe, nous nous focalisons sur deux sous-problèmes déjà réputés difficiles : la planification et l’ordonnancement des interventions chirurgicales. Ce sont des problèmes centrés sur la programmation opératoire et dont l’objectif est d’obtenir un programme opératoire réalisable et efficace du bloc. Les problèmes de planification sont premièrement formalisés comme des modèles mathématiques en nombres entiers et puis résolus par des procédures heuristiques et par un « Branch-and-Price » basés sur la génération de colonnes qui est utilisée pour résoudre les relaxations linéaires des modèles concernés afin de trouver les bornes inférieures. Les modèles d’ordonnancement sont traités comme des variantes de modèles de « flow shop » hybride à deux étages et résolus par des algorithmes génétiques hybrides. Finalement, nos modèles ont été testés et validés sur un cas réel. ABSTRACT This thesis presents our studies on the operating theatre management, especially on the operating theatre planning and scheduling problem in case that this surgical sector is always regarded as the kernel in a hospital in terms of the expenditure. Therefore, it’s necessary to optimize the assignment of hospital resources in the operating theatre. Since this type of problem is extremely complex, we concentrate on just two sub-problems that are also considered difficult ones by researchers: the surgical cases planning and scheduling problem, which aim to make a surgical cases programming with an objective of obtaining a realizable and efficient surgical cases operating schedule. At first the weekly planning problems of surgical cases are formulated as a mathematical integer programming, and then they are solved by heuristic procedures and Branch-and-Price one. All these procedures are based on the column generation procedure, which is used to solve the linear relaxation of each model for a lower bound. The scheduling models are treated as variants of hybrid two-stage flow shop problem and are solved by proposed hybrid genetic algorithms. Finally, our models are tested and validated in a real case.

Nous présentons des procédés de fonctionnalisation de surface par assemblage dirigé de colloïdes en suspension. La motivation de ce projet est de montrer que des techniques simples fondées sur des phénomènes de démouillage de suspensions colloïdales permettent de diriger le dépôt de particules sur des surfaces structurées, de façon déterministe avec une résolution micrométrique. L'objectif de ces travaux est de développer une technique de structuration simple, polyvalente et utilisable en routine. Deux verrous technologiques majeurs ont été levés : d'une part l'optimisation des paramètres d'assemblage a permis d'étendre considérablement les vitesses d'assemblage et d'autre part, l'optimisation des structures de capture à rendu possible le multiplexage des dépôts et la création de réseaux imbriqués de particules de types différents. Ce processus a été appliqué avec succès à des particules magnétiques. Ces particules fixées à la surface peuvent servir de points d'ancrage pour des colonnes magnétiques. Plusieurs exemples d'applications telles que la capture de cellules au sein de liquides biologiques, la fabrication de micro-flagelles artificielles, ou de micro-capteurs de force ont été développées. Ces techniques ont également été adaptées pour l'assemblage de cellules, de levures et de bactéries sur des surfaces. Cela a conduit au développement de substrats de capture et de mise en culture permettant la création de réseaux constitués de plusieurs types de cellules précisément localisées.

Mémoire (M.A.)-- Université du Québec à Chicoutimi, 1994. / Document électronique également accessible en format PDF. CaQCU

En chromatographie en phase gazeuse, la miniaturisation ouvre la voie pour de nouveaux appareils portables, consommant peu d'énergie et de gaz et permettant des analyses directement sur site en évitant ainsi le transport d'échantillons. Depuis les années 70, l'essentiel des travaux s'est focalisé sur les hydrocarbones les plus lourds, avec 5 atomes de carbones ou plus. Ce travail expose le développement de nouvelles phases stationnaires de silice mésostructurées pour la séparation des alcanes légers (avec moins de 5 atomes de carbones) dans des colonnes micro-fabriquées, suivant deux procédés diffrérents : i) le dépôt dynamique in-situ d'un sol directement dans les colonnes capillaires ou micro-fabriquées, ou ii) le dépôt couche-par-couche de nanoparticules de silices (SNPs) sur les micro-colonnes. L'influence des paramètres du dépôt sol-gel sur l'épaisseur finale du de la phase stationnaire a été étudiée sur des colonnes capillaires courtes. En modifiant la nature et la concentration de l'agent structurant, il a été possible d'obtenir différentes mésostructures plus ou moins ordonnées et de modifier le pouvoir rétentif de la colonne. Curieusement, les structures les moins organisées ont montré la rétention la plus importante vis-à-vis des alcanes, comparable à celle de colonnes commerciales, mais pour une épaisseur de phase stationnaire 30 fois plus faible. Le procédé a été adapté avec succès aux colonnes micro-fabriquées. Les colonnes obtenues montrent des efficacités de séparation prometteuses, et le plus grand nombre de plateau théorique par mètre (th.p./m) rapporté à ce jour pour l'éthane (7500 th.p./m). Finalement, un procédé alternatif par dépôt couche-par-couche a été étudié pour déposer directement des nanoparticules de silice comme phase stationnaire dans les micro-colonnes. Ce procédé a d'abord été évalué pour des SNPs commerciales non poreuses. Puis il a été appliqué avec succès au dépôt de SNPs mésostructurées, synthétisées au laboratoire, et validé pour le dépôt pleine-plaque de 35 micro-colonnes en simultané. Dans l'ensemble, ce travail démontre l'efficacité des phases stationnaires en silice mésostructurée pour la séparation des alcanes légers par des colonnes micro-fabriquées / Miniaturization in Gas Chromatography opens the way to low cost, low gas and low power consumption portable devices, which offer in-situ analysis and avoid tedious transport of samples to laboratories. Since the first micro-fabricated column in the late 1970’s, the main focus was directed to the separation of heavy molecular weight hydrocarbons, with 5 or more carbon atoms. In this work, we have developed sol-gel mesotructured silica stationary phases for the separation of light alkanes (from one to 5 carbon atoms) in micro-fabricated columns, following two different procedures: i) the deposition of a sol-gel thin film by dynamic coating directly into the GC capillary or on micro-fabricated columns or ii) the layer-by-layer (LbL) deposition of silica nanoparticles (SNPs) on micro-fabricated columns. The influence of the sol-gel process coating parameters on the final thickness of the stationary phase was studied on short capillary columns. Various ordered or disordered mesostructures were yielded by varying the nature and the concentration of the structure directing agent (SDA), thus allowing the obtention of columns with different retention strengths. Interestingly, the less organized layers led to the columns with the highest retention, comparable with commercial columns for stationary phases being 30 times thinner. The process was successfully transposed to micro-fabricated columns. The obtained micro-columns showed promising efficiencies and the highest number of theoretical plates per meter (th.p./m) reported to date for ethane (7500 th.p./m). Finally, we investigated an alternative way to coat GC micro-columns directly with mesostructured silica nanoparticles using an LbL process. The process was first evaluated for commercial non porous SNPs. Then it was successfully applied to mesostructured custom SNPs and further validated for the full-wafer simultaneous coating of 35 columns. Overall, this work demonstrated the use of mesostructured silica as an effective stationary phase for light alkane’s separation on GC micro-fabricated columns

Doctorat en philosophie et lettres / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Les réseaux de capteurs sans fil suscitent une attention croissante depuis quelques années, tant les applications sont nombreuses, incluant notamment le suivi de véhicules ou la surveillance de champs de bataille. Un ensemble de capteurs disséminé aléatoirement a pour but de surveiller des cibles se déplaçant dans une région donnée. Chaque capteur a une durée de vie limitée et deux états : actif ou inactif. Un capteur actif peut surveiller des cibles dans son rayon de portée, au prix d'une consommation d'énergie. Dans cette thèse, les problèmes étudiés consistent à déterminer un ordonnancement optimal d'activités de surveillance, afin de couvrir toutes les cibles à tout instant de la mission. Nous abordons en premier lieu un problème d'ordonnancement robuste. Une cible dont on connaît la trajectoire spatiale avec précision est sujette à incertitude temporelle. Cette situation est rencontrée lorsqu'un avion vole dans un couloir aérien, qu'un train circule sur une voie ferrée, ou que de tout autre véhicule suit un itinéraire pré-déterminé. L'objectif est de calculer un ordonnancement d'activités capable de résister au plus grand écart par rapport aux dates prévisionnelles de passage de la cible. Ce premier problème est résolu à l'aide d'un algorithme exact pseudo-polynomial, reposant sur une dichotomie. En second lieu, nous étudions le problème visant à préserver la capacité de surveillance du réseau de capteurs dans un contexte multi-missions. Les cibles sont maintenant sujettes à une incertitude spatiale, c'est-à-dire susceptibles de se trouver à une distance inférieure à un seuil delta de leur position prévisionnelle. Ce second problème est résolu à l’aide d’un algorithme exact basé sur la génération de colonnes, et accéléré par une métaheuristique. Les méthodes de résolution proposées ont en commun une étape préliminaire, appelée discrétisation, qui conduit à reformuler les problèmes originaux comme des problèmes d'ordonnancement d'activités de surveillance. L'espace de surveillance est découpé en faces, ensembles de points couverts par un même sous-ensemble de capteurs. Le calcul des durées de séjour des cibles dans chaque face permet de découper la durée de la mission en fenêtres de temps, et d'envisager le problème de couverture de cibles mobiles comme une séquence de problèmes de couverture de cibles immobiles. Les algorithmes proposés pour aborder ces problèmes sont testés sur de nombreuses instances, et leurs résultats sont analysés. De nombreuses perspectives ouvertes par ces travaux sont également présentées. / Wireless sensor networks have received a particular attention during the last years, involving many applications, such as vehicle tracking or battlefield monitoring. A set of sensors is randomly dispatched in a region in order to monitor moving targets. Each sensor has a limited battery lifetime and two states: active or inactive. An active sensor is able to monitor targets inside its sensing radius, which consumes energy. In this thesis, the studied problems consist in deciding an optimal schedule of sensing activities, in order to cover all the targets at any instant of the mission. First, we study a robust scheduling problem. A target such that the spatial trajectory is exactly known is subject to temporal uncertainties. This context is met for a plane flying in an airline route, a train running on a railway, or any vehicle following a predetermined path. The objective is to compute a schedule of activities able to resist to the largest uncertainties This first problem is solved using an exact pseudo-polynomial algorithm, relying on a dichotomy. Second, we study a problem aiming at preserving enough sensor network capacity in order to perform further missions. For this problem, the targets are subject to spatial uncertainties, i.e. their actual position may be at a distance delta of their expected position. This second problem is solved using an exact algorithm based on column generation, accelerated by a metaheuristic. All the proposed methods have a common phase, called discretization, that leads to reformulate the original problems as activity scheduling problems. The monitored area is split into faces, that are defined as sets of points covered by the same set of sensors. Computing the stay duration of targets inside each face leads to split the mission duration into time windows, so the moving target tracking problem can be seen as a sequence of static target tracking problems. The proposed algorithms are tested on many instances, and the analysis of the results is provided. Numerous open perspectives of this work are also given.

Le captage de polluants des effluents industriels, et plus particulièrement du CO2, est un défi majeur à relever. Le procédé de captage du CO2 basé sur l’absorption par des solutions aqueuses d’amines est la technique la plus maîtrisée pour le traitement des fumées en postcombustion. La substitution des colonnes à garnissage par des colonnes à pulvérisation présente un intérêt économique car la surface d’échange entre les phases gazeuse et liquide est très importante réduisant ainsi la taille de la colonne d’absorption. De plus, les pertes de charge côté gaz sont évitées et les coûts de maintenance réduits. L’objectif de ces travaux de thèse est de caractériser le transfert de matière dans un spray au cours d'une absorption du CO2 par une solution aqueuse de monoethanolamine (MEA) en utilisant une nouvelle méthode.Ainsi, l’étude s’intéresse à la caractérisation locale du transfert de matière entre un spray de MEA à 30% massique et une atmosphère de CO2. Pour cela, une technique optique non-intrusive est utilisée : la réfractométrie arc-en-ciel globale (GRT). Cette technique est une mesure de l’indice de réfraction d’un ensemble de gouttes localisé dans une partie du spray. C’est donc une mesure locale dans un volume de l’ordre de quelques millimètres cubes. L’indice de réfraction d’une solution dépend de sa température et de sa concentration. Ainsi, à l’aide d’un étalonnage préalable dans un réacteur agité, les indices de réfraction des solutions aqueuses de MEA chargées sont reliés à leurs températures et à leurs concentrations de CO2 absorbé. La mesure d’indice de réfraction permet donc de suivre l’avancement du transfert de matière à travers la concentration de CO2 absorbé à une température moyenne du volume de mesure. La GRT est donc utilisée pour la mesure d’indice de réfraction au cours de l’absorption avec réaction chimique et, la quantité de CO2 captée par unité de volume est mesurée à plusieurs hauteurs de chute. Les mesures sont ensuite comparées aux prédictions d’un modèle de transfert de matière dans une goutte résolu numériquement sous COMSOL Multiphysics. Dans un deuxième temps, l’étude s’intéresse à la caractérisation du transfert de matière côté gaz en mesurant par spectrométrie infra-rouge la quantité de CO2 présente dans la phase gaz lors de l’absorption de celui-ci par une solution aqueuse de MEA à 30 % massique. Les résultats sont présentés sous forme d’efficacité de captage et un coefficient de transfert de matière côté gaz est calculé, en fonction de paramètres opératoires tels que les débits gazeux et liquide.Ces travaux de thèse, appliqués au captage du CO2, traite principalement de la mesure de transfert de matière grâce à la GRT pour la première fois utilisée à une absorption avec réaction chimique. La méthode développée permettra son utilisation pour d’autres systèmes chimique. / Pollutant capture, especially of CO2, is still a major challenge nowadays.CO2 capture based on absorption with chemical reaction by aqueous solutions of amines is the most mature technique for post-combustion gas cleaning.The substitution of packed columns by spray columns presents an economical interest since the exchange area between both gas and liquid phases is very important, reducing the size of the absorption column. In addition, gas side pressure losses are avoided and maintenance costs are reduced.The aim of this thesis is to characterize mass transfer in a spray column during a CO2 absorption by an aqueous solution of monoethanolamine (MEA) by using a new optical technique.The study focuses on the characterization of the local mass transfer between MEA spray and a CO2 atmosphere. In order to achieve this, a non-intrusive optical technique is used: Global Rainbow Technique (GRT). This technique measures the refractive index of droplets in a local portion of the spray. Therefore, the measurement is local with a volume of few cubic millimeters.The refractive index of a solution depends on its temperature and its concentration. Thus, by using a prior calibration in a stirred reactor, the refractive indices of CO2 loaded MEA solutions are correlated with their temperatures and CO2 absorbed concentration. Therefore, measuring refractive index is a measurement of mass transfer extent.GRT is then used during CO2 absorption with chemical reaction, and the amount of CO2 captured per volume unit is measured at several column heights. The experimental results are then compared with mass transfer predictions in a droplet with a model numerically solved in COMSOL Multiphysics.In another hand, gas side mass transfer is characterized by measuring the amount of CO2 in the gas phase with infrared spectrometry during CO2 absorption in an aqueous solution of 30 % MEA. The results are presented in term of capture efficiency and a gas-side mass transfer coefficient is calculated as a function of operating parameters such as gas and liquid flow rates.This work, applied to CO2 capture, deals with mass transfer measurement with GRT through a first application to absorption with chemical reaction. The developed method in this thesis will allow its use for other chemical systems.

Les chirosciences étudient la préparation, les propriétés et les interactions des molécules chirales. La chromatographie chirale est une technique répandue pour analyser et produire des énantiomères. Son principe réside dans les interactions entre un sélecteur chiral et chaque énantiomère pour donner des complexes diastéréomères labiles avec différentes énergies et une rétention si différente.Cependant, les mécanismes de reconnaissance chirale ne sont pas bien connus, en particulier pour les sélecteurs chiraux les plus efficaces, qui sont à base de polysaccharides (en particulier de la cellulose et des carbamates d'amylose). Par exemple, le rôle du modificateur de phase mobile (co-solvant tel que l'alcool mélangé avec de l'heptane dans HPLC et avec du CO2 dans SFC) n'est pas expliqué dans la plupart des cas. Sur des phases stationnaires chirales à base de polysaccharide, l'effet du modificateur ne peut pas être restreint à la différence de polarité, ce qui entraîne une variation attendue des temps de rétention: plusieurs exemples ont rapporté la perte d'une énantioséparation ou même une inversion de l'ordre d'élution des énantiomères par changer le modificateur alcoolique.Notre travail vise à décrire les effets sur la rétention, l'ordre d'élution et l'enthalpie des complexes, lors de l'utilisation de mélanges de co-solvants dans la phase mobile. La description de ces comportements chromatographiques inhabituels peut aider à améliorer notre compréhension des mécanismes de reconnaissance chirale. / Chirosciences study the preparation, the properties and the interactions of chiral molecules. Chiral chromatography is a widespread technique to analyse and produces enantiomers. Its principle lies in the interactions between a chiral selector and each enantiomer to give labile diastereomeric complexes with different energies and so different retention.However, chiral recognition mechanisms are not well known, particularly for the most efficient chiral selectors, which are based on polysaccharides (especially cellulose and amylose carbamates). For instance, the role of the mobile phase modifier (co-solvent like the alcohol mixed with heptane in HPLC and with CO2 in SFC) is not explained in most case.On polysaccharide-based chiral stationary phases, the effect of the modifier can not be restricted to the difference of polarity, resulting in expected variation of retention times: several examples reported the loss of an enantioseparation or even a reversal of elution order of the enantiomers by changing the alcoholic modifier.Our work aims to describe the effects on retention, elution order and enthalpy of the complexes, when using mixtures of co-solvents in the mobile phase. The description of such unusual chromatographic behaviours may help to improve our understanding of the chiral recognition mechanisms.

Afin de fournir une meilleure prévision du mouvement du sol attendu dans la région de Port-au-Prince, ce travail de thèse propose de détecter et de quantifier les effets de site, d’analyser les caractéristiques des ondes sismiques piégées dans la couche meuble du bassin, et de simuler des accélérogrammes synthétiques réalistes que produirait un séisme futur. A cette fin, nous proposons d’analyser les signaux de 78 séismes qui ont eu lieu entre mars 2010 et février 2013 en appliquant les méthodes de rapports spectraux H/V séisme et SSR. Cette étude met en évidence une forte variabilité spatiale dans les amplifications mesurées, qui est tout à fait cohérente avec la géologie de surface très hétérogène de la zone. On note aussi des amplifications à basse fréquence sur les sédiments marins proches de la côte. Sur les contreforts du massif de la Selle, les réverbérations des ondes sismiques amplifient fortement le mouvement sismique au sommet de la colline. De plus, sur certaines stations nous mettons en évidence, un allongement du signal dû à la présence d’ondes de surface. Pour la génération des accélérogrammes synthétiques, nous utilisons d’abord la méthode des fonctions de Green empiriques. Les résultats obtenus montrent que les mouvements du sol les plus forts sont attendues dans les sédiments quaternaires près de la côte et sur les crêtes des collines du Sud de Port-au-Prince. Ensuite, une méthode hybride de simulation combinant fonctions de transfert complexes et simulations EGF au rocher a été mise en place, et validée à partir de test sur des sites instrumentés de la région métropolitaine de Port-au-Prince / In order to help estimating the seismic ground motion expected in the Port-au-Prince area (Haiti), we characterize local site effects, pointing out the seismic waves trapped in the loose layer of Cul-de-Sac basin, and provide realistic synthetic accelerograms for an hypothetical future earthquake.To this end, we propose to analyze signals from 78 earthquakes that occurred between March 2010and February 2013, by applying two methods of spectral ratios : The H/V earthquake method and the classical spectral ratio (SSR). A strong spatial variability was observed in the measured amplifications, which is quite consistent with the heterogeneous surface geology of the area. We notice in particular strong amplification on marine sediments close to the coast. In the foothills of the Massif de la Selle the reflection of the seismic waves lead to the concentration of the wave fields that strongly amplify seismic ground motion at the top of the hills. In addition, an increase of the signal duration due to the presence of surface waves was also highlighted on some stations of the plain. For the generation of synthetic accelerograms, we first use Empirical Green functions (EGF) method. The results show that the strongest acceleration is expected in Quaternary sediments near the coast and on the ridge of south hills of Port-au-Prince. Then, a hybrid simulation method combining complex transfer functions (amplitude and phase) and the EGF simulation on bedrock was set up and validated from testing on instrumented sites in the metropolitan area of Port-au-Prince