Voltametria de micropartículas imobilizadas: fundamentos e aplicações analíticas

The theoretical aspects of Voltammetry of Immobilized Microparticles (VIM) were discussed. The immobilization of microparticles on electrode surface, the electrode cleaning processes and the electrode materials were analyzed. The three-phase electrode model and the possible reactions between the immobilized particle and the electrolytic solution were discussed. In addition, this work discusses some selected applications of VIM published in the last years.

Reaaliaikainen Clarken muunnos

Työssä suunniteltiin ja rakennettiin laite, joka suorittaa reaaliaikaisen Clarken muunnoksen kolmivaiheiselle mittaussignaalille. Kolmivaiheisella mittaussignaalilla tarkoitetaan tässä kolmivaiheisesta järjestelmästä mitattuja vaihevirtoja tai -jännitteitä. Lähtö tuottaa kaksivaiheisen mittaussignaalin, jota voidaan tutkia oskilloskooppia. Käyttämällä oskilloskooppia xy-moodissa näytölle piirtyy virta- tai jänniteympyrä. Laitetta voidaan käyttää esimerkiksi taajuusmuuttajien testauksen apuvälineenä, jolloin parametrien muuttamisen vaikutus laitteen tuottaman sähkön laatuun nähdään välittömästi.

Permanent Magnet Synchronous Machine for Parallel Hybrid Vehicle

The aim of this thesis is to describe hybrid drive design problems, the advantages and difficulties related to the drive. A review of possible hybrid constructions, benefits of parallel, series and series-parallel hybrids is done. In the thesis analytical and finite element calculations of permanent magnet synchronous machines with embedded magnets were done. The finite element calculations were done using Cedrat’s Flux 2D software. This machine is planned to be used as a motor-generator in a low power parallel hybrid vehicle. The boundary conditions for the design were found from Lucas-TVS Ltd., India. Design Requirements, briefly: • The system DC voltage level is 120 V, which implies Uphase = 49 V (RMS) in a three phase system. • The power output of 10 kW at base speed 1500 rpm (Torque of 65 Nm) is desired. • The maximum outer diameter should not be more than 250 mm, and the maximum core length should not exceed 40 mm. The main difficulties which the author met were the dimensional restrictions. After having designed and analyzed several possible constructions they were compared and the final design selected. Dimensioned and detailed design is performed. Effects of different parameters, such as the number of poles, number of turns and magnetic geometry are discussed. The best modification offers considerable reduction of volume.

Distributed ControlArchitecture of Power Electronics Building-Block-Based Frequency Converters

The increasing power demand and emerging applications drive the design of electrical power converters into modularization. Despite the wide use of modularized power stage structures, the control schemes that are used are often traditional, in other words, centralized. The flexibility and re-usability of these controllers are typically poor. With a dedicated distributed control scheme, the flexibility and re-usability of the system parts, building blocks, can be increased. Only a few distributed control schemes have been introduced for this purpose, but their breakthrough has not yet taken place. A demand for the further development offlexible control schemes for building-block-based applications clearly exists. The control topology, communication, synchronization, and functionality allocationaspects of building-block-based converters are studied in this doctoral thesis. A distributed control scheme that can be easily adapted to building-block-based power converter designs is developed. The example applications are a parallel and series connection of building blocks. The building block that is used in the implementations of both the applications is a commercial off-the-shelf two-level three-phase frequency converter with a custom-designed controller card. The major challenge with the parallel connection of power stages is the synchronization of the building blocks. The effect of synchronization accuracy on the system performance is studied. The functionality allocation and control scheme design are challenging in the seriesconnected multilevel converters, mainly because of the large number of modules. Various multilevel modulation schemes are analyzed with respect to the implementation, and this information is used to develop a flexible control scheme for modular multilevel inverters.

Tasasähköverkon modulaarisen vaihtosuuntaajan rakenne- ja kustannusanalyysi

Diplomityössä tarkastellaan tapausta, jossa tasasähköverkon vaihtosuuntaaja toteutetaan kolmella yksivaiheisella suuntaajalla yhden kolmivaiheisen sijaan. Modulaarinen rakenne mahdollistaa sen, että osa vaiheista voitaisiin sammuttaa kun kuormitus on erittäin pientä eikä kuorma ole kolmivaiheista. Galvaaninen erotus oletetaan tehtävän erottavalla DC-DC -konvertterilla, joka mahdollistaa samalla vaihtosuuntaajan DC-syöttöjännitteen muuttamisen. Työssä tutkitaan, mitkä tekijät vaikuttavat DC-syöttöjännitteen valintaan sekä tehdään valinta kyseisen jännitteen arvolle. Valittua jännitetasoa käytetään vaihtosuuntaajan suunnittelemiseen. Vaihtosuuntaajan rakennetta tarkastellaan vaihtosuuntaussillan kytkinkomponenttien sekä lähtöjännitteen suotimen osalta. Yksivaiheiselle moduulille määritetään optimaalinen teholuokka investointi- ja käyttökustannusten kannalta. Tarkastelu pitää sisällään erilaisten transistoritekniikkojen, kytkentätaajuuksien sekä kahden suodintyypin vaikutuksen kustannustehokkuuteen.

Internet-based breast cancer patient’s pathway as an empowering patient educational tool

This three-phase study was conducted to examine the effect of the Breast Cancer Patient’s Pathway program (BCPP) on breast cancer patients’ empowering process from the viewpoint of the difference between knowledge expectations and perceptions of received knowledge, knowledge level, quality of life, anxiety and treatment-related side effects during the breast cancer treatment process. The BCPP is an Internet-based patient education tool describing a flow chart of the patient pathway during the breast treatment process, from breast cancer diagnostic tests to the follow-up after treatments. The ultimate goal of this study was to evaluate the effect of the BCPP to the breast cancer patient’s empowerment by using the patient pathway as a patient education tool. In phase I, a systematic literature review was carried out to chart the solutions and outcomes of Internet-based educational programs for breast cancer patients. In phase II, a Delphi study was conducted to evaluate the usability of web pages and adequacy of their content. In phase III, the BCPP program was piloted with 10 patients and patients were randomised to an intervention group (n=50) and control group (n=48). According to the results of this study, the Internet is an effective patient education tool for increasing knowledge, and BCPP can be used as a patient education method supporting other education methods. However, breast cancer patients’ perceptions of received knowledge were not fulfilled; their knowledge expectations exceed the perceived amount of received knowledge. Although control group patients’ knowledge expectations were met better with the knowledge they received in hospital compared to the patients in the intervention group, no statistical differences were found between the groups in terms of quality of life, anxiety and treatment-related side effects. However, anxiety decreased faster in the intervention group when looking at internal differences between the groups at different measurement times. In the intervention group the relationship between the difference between knowledge expectations and perceptions of received knowledge correlated significantly with quality of life and anxiety. Their knowledge level was also significant higher than in the control group. These results support the theory that the empowering process requires patient’s awareness of knowledge expectations and perceptions of received knowledge. There is a need to develop patient education to meet patients’ perceptions of received knowledge, including oral and written education and BCPP, to fulfil patient’s knowledge expectations and facilitate the empowering process. Further research is needed on the process of cognitive empowerment with breast cancer patients. There is a need for new patient education methods to increase breast cancer patients’ awareness of knowing.

Foot Health In Older People - Development of a preventive, evaluative instrument for nurses

Foot health is a part of overall health in every age group and its importance increases during ageing. Health care professionals are in a vital position for preventing foot health problems, and identifying and caring them in older people. Despite the rather high number of studies conducted in the field of foot health in older people, reliable and valid nurse-administered foot health assessment instruments seem to be lacking. By identifying foot health in older people, it is possible to develop nursing interventions to enhance safe, independent living at home. The purpose of this three-phase study was to develop an instrument to assess the level of foot health in older people and evaluate foot care practices from the perspective of older people themselves and nurses in home care. The ultimate goal is to prevent foot health problems by increasing the attention paid to older people’s feet and recognizing those foot health problems which need further care; thus not focus on different foot health problems. The study was conducted in different phases and contexts. In phase 1, a descriptive design with a literature review from the Medline (R) and CINAHL databases to explore foot health in older people and nurses’ role in foot health care and pre-post design intervention study in nursing home with nursing staff (n=16) and older residents (n=43) were conducted. In phase 2, a descriptive and explorative study design was employed to develop an instrument for assessing foot health in older people (N=651, n=309, response rate 47%) and explore the psychometrics of the instrument. The data were collected from sheltered housing and home care settings. Finally, in phase 3, descriptive and explorative as well as cross-sectional correlational survey designs were used to assess foot health and evaluate the foot self-care activities of older people (N=651, n=309, response rate 47%) and to describe foot care knowledge and caring activities of nurses (N=651, n=322, response rate 50%) in home care in Finland. To achieve this, the Foot Health Assessment Instrument (FHAI) developed in phase 2 was used; at the same time, this large sample also was used for the psychometric evaluation of the FHAI. The data analysis methods used in this study were content analysis, descriptive and inferential statistics including factor and multivariate analysis. Many long-term diseases can manifest in feet. Therefore, the FHAI, developed in this study consisted of items relating to skin and nail health, foot structure and foot pain. The FHAI demonstrated acceptable preliminary psychometric properties. A great deal of different foot health problems in older people were found of which edema, dry skin, thickened and discoloured toenails and hallux valgus were the most prevalent foot health problems. Moreover, many older people had difficulties in performing foot self-care. Nurses’ knowledge of foot care was insufficient and revealed a need for more information and continuing education in matters relating to foot care in older people. Instead, nurses’ foot care activities were mainly adequate, though the findings indicate the need for updating foot care activities to correspond with the evidence found in the field of foot care. Practical implications are presented for nursing practice, education and administration. In future, research should focus on developing interventions for older people and nurses to promote foot health in older people and to prevent foot health problems, as well as for further development of the FHAI.

Taajuusmuuttaja aktiivisesti säädetyn magneettilaakerin virtalähteenä

Työssä tutkitaan mahdollisuutta hyödyntää sähkömoottorien nopeudensäätöön suunniteltuja kaupallisia taajuusmuuttajia osana aktiivisesti säädetyn magneettilaakeroinnin säätöjärjestelmää. Magneettilaakerijärjestelmän ohjaamiseksi tarvitaan vahvistin, jonka tehtävänä on muuntaa paikkasäätöjärjestelmältä tuleva ohjearvo virraksi, jännitteeksi tai magneettivuoksi voiman tuottamiseksi laakerikäämityksellä. Nykyaikaiset modernit taajuusmuuttajat mahdollistavat säätöalgoritmien suorittamisen sekä liitynnän muuhun automaatiojärjestelmään kenttäväylien kautta. Tämän järjestelmäintegraation myötä olisi mahdollista rakentaa modulaarinen säätöjärjestelmä hyödyntäen luotettavaksi todettuja teollisuusautomaatiotuotteita vain muutamalla itse magneettilaakerijärjestelmään liittyvällä tuotteella. Haluttaessa hyödyntää kolmivaiheinen taajuusmuuttaja mahdollisimman tehokkaasti magneettilaakerin teholähteenä tulee laakerikäämityksien kytkeytymistä taajuusmuuttajaan tarkastella tarkemmin. Kirjallisuustutkimuksessa keskitytään taajuusmuuttajan tehokytkimien muodostaman vaihtosuuntaajan eri rakennevaihtoehtojen sekä virtasäädön dynaamisten ominaisuuksien tarkasteluun. Soveltuvien rakennevaihtoehtojen sekä virtasäädön suorituskyky todennetaan simuloinnein ja lopuksi todellisella koelaitteistolla. Magneettilaakeroinnilla varustetun sähkökoneen roottorin onnistunut leijuttaminen viiden vapausasteen suhteen paikkasäädettynä sekä mittauksien tulokset osoittavat, ettei taajuusmuuttajien järjestelmäarkkitehtuurista löydy merkittäviä esteitä muuttajien hyödyntämiseksi magneettilaakerisovelluksissa.

Aktiivisen verkkosillan tuottaman yhteismuotoisen jännitteen vaimentaminen kaksitasoisessa, jännitevälipiirillisessä, taajuusmuuttajatopologiassa

Pulssinleveysmoduloidun vaihtosuuntaajan hyötysuhteen parantaminen ja kytkentätaajuuden suurentaminen ovat johtaneet lähtöjännitteen suuritaajuiseen taajuussisältöön kaksitasoisessa, jännitevälipiirillisessä taajuusmuuttajatopologiassa. Kasvava tarve siirtää tehoa myös verkkoon päin on lisännyt aktiivisen verkkosillan käyttöä. Kaksitasoisen aktiivisen verkkosillan vaikutuksesta DC-välipiirin keskipisteen ja kolmivaiheisen kuorman tähtipisteen välinen jännite on nollasta poikkeava aiheuttaen suurentuneen yhteismuotoisen jännitteen taajuusmuuttajan lähtöön ja verkon puolelle. Lisäksi yhteismuotoisten jännitteiden aiheuttamat kytkentätaajuiset häiriövirrat voivat aiheuttaa vikavirtasuojien tahatonta laukeamista, vaikeuttaa EMC-standardien vaatimusten täyttämistä, lisätä moottorin käämieristyksien rasitusta ja mahdollisuutta moottorin laakerivaurioille. Diplomityössä tutkitaan aktiivisen ja passiivisen verkkosillan tuottamaa yhteismuotoista jännitettä simuloinneilla. Esitellään aikaisempaa tutkimustietoa yhteismuotoisen jännitteen ja virran vaimennusratkaisuista aktiivista verkkosiltaa käytettäessä. Tutkimustiedon pohjalta suunnitellaan koelaitteistolle soveltuva suodin. Suotimen toiminta testataan simuloinnein sekä kokeellisin mittauksin. Tehdyt mittaukset osoittavat, että suunniteltu suodin vaimentaa yhteismuotoista jännitettä noin 20 dB verkkosillan kytkentätaajuudella ja tämän jälkeen yli 20 dB/dekadi taajuuteen 100 kHz asti. Lisäksi yhteismuotoisen virran suuruus syöttökaapelin kautta pieneni ehdotetun suotimen vaikutuksesta.

Modeling and Parameter Estimation of Double-Star Permanent Magnet Synchronous Machines

The power rating of wind turbines is constantly increasing; however, keeping the voltage rating at the low-voltage level results in high kilo-ampere currents. An alternative for increasing the power levels without raising the voltage level is provided by multiphase machines. Multiphase machines are used for instance in ship propulsion systems, aerospace applications, electric vehicles, and in other high-power applications including wind energy conversion systems. A machine model in an appropriate reference frame is required in order to design an efficient control for the electric drive. Modeling of multiphase machines poses a challenge because of the mutual couplings between the phases. Mutual couplings degrade the drive performance unless they are properly considered. In certain multiphase machines there is also a problem of high current harmonics, which are easily generated because of the small current path impedance of the harmonic components. However, multiphase machines provide special characteristics compared with the three-phase counterparts: Multiphase machines have a better fault tolerance, and are thus more robust. In addition, the controlled power can be divided among more inverter legs by increasing the number of phases. Moreover, the torque pulsation can be decreased and the harmonic frequency of the torque ripple increased by an appropriate multiphase configuration. By increasing the number of phases it is also possible to obtain more torque per RMS ampere for the same volume, and thus, increase the power density. In this doctoral thesis, a decoupled d–q model of double-star permanent-magnet (PM) synchronous machines is derived based on the inductance matrix diagonalization. The double-star machine is a special type of multiphase machines. Its armature consists of two three-phase winding sets, which are commonly displaced by 30 electrical degrees. In this study, the displacement angle between the sets is considered a parameter. The diagonalization of the inductance matrix results in a simplified model structure, in which the mutual couplings between the reference frames are eliminated. Moreover, the current harmonics are mapped into a reference frame, in which they can be easily controlled. The work also presents methods to determine the machine inductances by a finite-element analysis and by voltage-source inverters on-site. The derived model is validated by experimental results obtained with an example double-star interior PM (IPM) synchronous machine having the sets displaced by 30 electrical degrees. The derived transformation, and consequently, the decoupled d–q machine model, are shown to model the behavior of an actual machine with an acceptable accuracy. Thus, the proposed model is suitable to be used for the model-based control design of electric drives consisting of double-star IPM synchronous machines.

Quality of radiotherapy care by development of e-feedback knowledge

The aim of this three phase study was to develop quality of radiotherapy care by the e-Feedback knowledge of radiotherapy -intervention (e-Re-Know). In Phase I, the purpose was to describe the quality of radiotherapy care and its deficits experienced by cancer patients. Based on the deficits in patient education in Phase II, the purpose was to describe cancer patients’ e-knowledge expectations in radiotherapy. In Phase III, the purpose was to develop and evaluate the outcomes of the e-Re-Know among breast cancer patients. The ultimate aim was to develop radiotherapy care to support patients’ empowerment with patient e-education. In Phase I (2004-2005), the descriptive design was used, and 134 radiotherapy patients evaluated their experiences by Good Nursing Care Scale for Patients (GNCS-P) in the middle of RT period. In Phase II (2006-2008), the descriptive longitudinal design was used and 100 radiotherapy patients’ e-knowledge expectations of RT were evaluated using open-ended questionnaire developed for this study before commencing first RT, in the middle of the treatment, and concluding RT period. In Phase III, firstly (2009-2010), the e-Re-Know intervention, i.e. knowledge test and feedback, was developed in terms of empowering knowledge and implemented with e-feedback approach based on literature and expert reviews. Secondly (2011-2014), the randomized controlled study was used to evaluate the e-Re-Know. Breast cancer patients randomized to either the intervention group (n=65) receiving the e-Re-Know by e-mail before commencing first RT and standard education or the control group (n=63) receiving standard education. The data were collected before commencing first RT, concluding last RT and 3 months after last RT using RT Knowledge Test, Spielberger’s State Trait Inventory (STAI) and Functional Assessment of Cancer Therapy - Breast (FACT-B) –instruments. Data were analyzed using statistical methods and content analysis. The study showed radiotherapy patients experienced quality of care high. However, there were deficits in patient education. Furthermore, radiotherapy patients’ multidimensional e-knowledge expectations through Internet covered mainly bio-physiological and functional knowledge. Thus, the e-Re-Know was developed and evaluated. The study showed when breast cancer patients’ carried out the e-Re-Know their knowledge of side effects self-care was significantly increased and quality of life (QOL) significantly improved in line with decrease in anxiety from time before radiotherapy period to three months after. In addition, the e-Re-Know has potential to have positive effects on anxiety and QOL, regardless of patient characteristics or knowledge level. The results support the theory of empowering patient education suggesting that empowerment can be supported by confirming patients’ understanding of own knowledge level. In summary, the e-Feedback knowledge of radiotherapy (e-Re-Know) intervention can be recommended in development of quality of radiotherapy care experienced by breast cancer patients. Further research is needed to assess and develop patient-centred quality of care by patient education among cancer patients.

Hankinnan strategisen toimintamallin rakentaminen teolliseen pk-yritykseen

Hankinta on yrityksen ulkoisten resurssien hallintaa. Organisaation ulkopuolelta hankitut resurssit muodostavat tavallisesti valtaosan kokonaiskustannuksista, joten hankintojen johtamisella on suuri merkitys yrityksen kannattavuudelle. Hankintatoimella voidaan vaikuttaa kannattavuuteen, kun se toimii yrityksen strategisella tasolla. Tämän työn tavoitteena oli kehittää malli strategisen hankintatoimen rakentamiseen teolliseen pk-yritykseen. Käsiteltäviä osa-alueita olivat hankintojen kategoriointi, hankintaorganisaation rakentaminen sekä strategisten hankintaprosessien määrittäminen ja kuvaaminen. Kuhunkin osa-alueeseen kerättiin teoreettisia ratkaisumalleja, joista kostettiin sovellettava ratkaisu. Teorian pohjalta määritettyä kategorioinnin koostamismallia sekä kategoriapohjaisen hankintaorganisaation rakennustyökalua käytettiin kohdeyrityksen strategisen hankintatoimen rakentamiseen. Prosessiosuudessa määritettiin tehtävien ja vastuiden pohjalta strategiset hankintaprosessit, joista koostettiin tavoiteprosessikuvaukset. Niiden avulla kohdeyritys tai muu mallia soveltava organisaatio voi jalkauttaa toiminnan. Prosesseissa esitetään konkreettisia työkaluja tavoiteasetannan ja mittaroinnin viemiseksi yhtenäisenä strategiatasolta operatiiviseen toimintaan. Lopputuloksena syntyi yhtenäinen, kolmivaiheinen malli strategisen hankintatoimen rakentamiseen.

Evaluation of the Efficiency of Line-Start Permanent-Magnet Machines as a Function of the Operating Temperature

The standard squirrel-cage induction machine has nearly reached its maximum efficiency. In order to further increase the energy efficiency of electrical machines, the use of permanent magnets in combination with the robust design and the line start capability of the induction machine is extensively investigated. Many experimental designs have been suggested in literature, but recently, these line-start permanent-magnet machines (LSPMMs) have become off-the-shelf products available in a power range up to 7.5 kW. The permanent magnet flux density is a function of the operating temperature. Consequently, the temperature will affect almost every electrical quantity of the machine, including current, torque, and efficiency. In this paper, the efficiency of an off-the-shelf 4-kW three-phase LSPMM is evaluated as a function of the temperature by both finite-element modeling and by practical measurements. In order to obtain stator, rotor, and permanent magnet temperatures, lumped thermal modeling is used.

L’incidence d’un dispositif de soutien en gestion de classe sur les pratiques disciplinaires et le sentiment d’efficacité d’enseignants débutants

Résumé Cette étude quasi expérimentale consistait à élaborer et à mettre à l’essai une mesure de soutien à l’intention d’enseignants débutants ainsi qu’à évaluer l’efficacité de celle-ci. L’une des particularités de cette mesure, appelée Dispositif de soutien en gestion de classe, était qu’elle était centrée essentiellement sur le développement de la compétence à gérer la classe. L’application du dispositif, échelonnée sur une année scolaire, portait sur une trentaine d’enseignants débutants œuvrant au primaire, en milieu défavorisé, à Montréal. Basé sur les trois phases du modèle théorique d’Archambault et Chouinard (2003), le dispositif se déclinait selon trois cycles de formation : l’établissement du fonctionnement de la classe, le maintien de celui-ci et le soutien à la motivation scolaire, ainsi que l’intervention pour résoudre des problèmes de comportement. Chaque cycle commençait par une journée de formation et d’appropriation (JFA) durant laquelle il y avait présentation d’un contenu théorique puis des ateliers d’appropriation. Par la suite, les enseignants effectuaient des mises en pratique dans leur classe. Pour terminer le cycle, un autre type de rencontre, la rencontre de suivi (RS), servait entre autres à objectiver la pratique. L’aspect original de cette mesure de soutien était que la première rencontre de formation était offerte une semaine avant la rentrée scolaire. Sur le thème « Commencer l’année du bon pied en gestion de classe », cette journée avait pour objectif de soutenir les enseignants débutants dans l’installation du fonctionnement de leur classe. L’efficacité du dispositif a été évaluée sur la base de trois dimensions : l’établissement et le maintien de l’ordre et de la discipline, le sentiment d’efficacité personnelle ainsi que la motivation professionnelle. Les perceptions du groupe d’enseignants débutants ayant pris part aux activités du dispositif (n = 27) ont été comparées à celles d’un groupe témoin (n = 44). Les participants avaient, en moyenne, 2,9 années d’expérience et leur âge variait de 23 à 56 ans. Les données ont été recueillies à l’aide d’un questionnaire auto rapporté rempli en deux temps, soit au deuxième et au huitième mois de l’année scolaire. Les scores des enseignants débutants du dispositif ont augmenté dans le temps pour l’ensemble des variables à l’étude. De plus, les analyses de variance à mesures répétées ont révélé que le dispositif a eu une triple incidence positive, attestée par des effets d’interaction. Les enseignants débutants engagés dans la démarche ont connu une augmentation de leur capacité à implanter les règles de classe, de leur sentiment d’efficacité personnelle à gérer les situations d’apprentissage et de leur motivation professionnelle. En effet, alors que, au début de l’étude, ils rapportaient des scores significativement inférieurs à ceux du groupe témoin, à la fin, les scores étaient équivalents. Les résultats ont aussi montré que les participants du groupe expérimental se distinguaient en affichant un meilleur sentiment d’efficacité à faire apprendre leurs élèves. L’étude nous apprend également que le sentiment d’efficacité personnelle à faire face aux problèmes de comportement et la capacité à gérer les comportements se sont renforcés de façon significative dans le temps chez l’ensemble des enseignants débutants. Finalement, aucun changement significatif n’a été détecté pour deux des huit variables à l’étude : le sentiment d’efficacité personnelle à avoir un effet sur le comportement des élèves et l’application des règles de classe. En définitive, ces résultats sont encourageants. Ils montrent l’enrichissement professionnel que les enseignants débutants peuvent retirer lorsqu’ils sont soutenus adéquatement. Nous croyons que la journée de formation portant sur l’installation du fonctionnement de la classe, avant la rentrée scolaire, a joué un rôle central dans les succès vécus par les enseignants débutants participants. C’est pourquoi nous recommandons ce type de formation assorti d’un suivi à long terme, où d’autres composantes entrent en jeu, afin de nourrir le sentiment d’efficacité personnelle et la motivation professionnelle des nouveaux enseignants.

Solution Methods for Service Network Design with Resource Management Consideration

La gestion des ressources, équipements, équipes de travail, et autres, devrait être prise en compte lors de la conception de tout plan réalisable pour le problème de conception de réseaux de services. Cependant, les travaux de recherche portant sur la gestion des ressources et la conception de réseaux de services restent limités. La présente thèse a pour objectif de combler cette lacune en faisant l’examen de problèmes de conception de réseaux de services prenant en compte la gestion des ressources. Pour ce faire, cette thèse se décline en trois études portant sur la conception de réseaux. La première étude considère le problème de capacitated multi-commodity fixed cost network design with design-balance constraints(DBCMND). La structure multi-produits avec capacité sur les arcs du DBCMND, de même que ses contraintes design-balance, font qu’il apparaît comme sous-problème dans de nombreux problèmes reliés à la conception de réseaux de services, d’où l’intérêt d’étudier le DBCMND dans le contexte de cette thèse. Nous proposons une nouvelle approche pour résoudre ce problème combinant la recherche tabou, la recomposition de chemin, et une procédure d’intensification de la recherche dans une région particulière de l’espace de solutions. Dans un premier temps la recherche tabou identifie de bonnes solutions réalisables. Ensuite la recomposition de chemin est utilisée pour augmenter le nombre de solutions réalisables. Les solutions trouvées par ces deux méta-heuristiques permettent d’identifier un sous-ensemble d’arcs qui ont de bonnes chances d’avoir un statut ouvert ou fermé dans une solution optimale. Le statut de ces arcs est alors fixé selon la valeur qui prédomine dans les solutions trouvées préalablement. Enfin, nous utilisons la puissance d’un solveur de programmation mixte en nombres entiers pour intensifier la recherche sur le problème restreint par le statut fixé ouvert/fermé de certains arcs. Les tests montrent que cette approche est capable de trouver de bonnes solutions aux problèmes de grandes tailles dans des temps raisonnables. Cette recherche est publiée dans la revue scientifique Journal of heuristics. La deuxième étude introduit la gestion des ressources au niveau de la conception de réseaux de services en prenant en compte explicitement le nombre fini de véhicules utilisés à chaque terminal pour le transport de produits. Une approche de solution faisant appel au slope-scaling, la génération de colonnes et des heuristiques basées sur une formulation en cycles est ainsi proposée. La génération de colonnes résout une relaxation linéaire du problème de conception de réseaux, générant des colonnes qui sont ensuite utilisées par le slope-scaling. Le slope-scaling résout une approximation linéaire du problème de conception de réseaux, d’où l’utilisation d’une heuristique pour convertir les solutions obtenues par le slope-scaling en solutions réalisables pour le problème original. L’algorithme se termine avec une procédure de perturbation qui améliore les solutions réalisables. Les tests montrent que l’algorithme proposé est capable de trouver de bonnes solutions au problème de conception de réseaux de services avec un nombre fixe des ressources à chaque terminal. Les résultats de cette recherche seront publiés dans la revue scientifique Transportation Science. La troisième étude élargie nos considérations sur la gestion des ressources en prenant en compte l’achat ou la location de nouvelles ressources de même que le repositionnement de ressources existantes. Nous faisons les hypothèses suivantes: une unité de ressource est nécessaire pour faire fonctionner un service, chaque ressource doit retourner à son terminal d’origine, il existe un nombre fixe de ressources à chaque terminal, et la longueur du circuit des ressources est limitée. Nous considérons les alternatives suivantes dans la gestion des ressources: 1) repositionnement de ressources entre les terminaux pour tenir compte des changements de la demande, 2) achat et/ou location de nouvelles ressources et leur distribution à différents terminaux, 3) externalisation de certains services. Nous présentons une formulation intégrée combinant les décisions reliées à la gestion des ressources avec les décisions reliées à la conception des réseaux de services. Nous présentons également une méthode de résolution matheuristique combinant le slope-scaling et la génération de colonnes. Nous discutons des performances de cette méthode de résolution, et nous faisons une analyse de l’impact de différentes décisions de gestion des ressources dans le contexte de la conception de réseaux de services. Cette étude sera présentée au XII International Symposium On Locational Decision, en conjonction avec XXI Meeting of EURO Working Group on Locational Analysis, Naples/Capri (Italy), 2014. En résumé, trois études différentes sont considérées dans la présente thèse. La première porte sur une nouvelle méthode de solution pour le "capacitated multi-commodity fixed cost network design with design-balance constraints". Nous y proposons une matheuristique comprenant la recherche tabou, la recomposition de chemin, et l’optimisation exacte. Dans la deuxième étude, nous présentons un nouveau modèle de conception de réseaux de services prenant en compte un nombre fini de ressources à chaque terminal. Nous y proposons une matheuristique avancée basée sur la formulation en cycles comprenant le slope-scaling, la génération de colonnes, des heuristiques et l’optimisation exacte. Enfin, nous étudions l’allocation des ressources dans la conception de réseaux de services en introduisant des formulations qui modèlent le repositionnement, l’acquisition et la location de ressources, et l’externalisation de certains services. À cet égard, un cadre de solution slope-scaling développé à partir d’une formulation en cycles est proposé. Ce dernier comporte la génération de colonnes et une heuristique. Les méthodes proposées dans ces trois études ont montré leur capacité à trouver de bonnes solutions.