Optimization models and methods for real-time transportation planning in forestry

Lors du transport du bois de la forêt vers les usines, de nombreux événements imprévus peuvent se produire, événements qui perturbent les trajets prévus (par exemple, en raison des conditions météo, des feux de forêt, de la présence de nouveaux chargements, etc.). Lorsque de tels événements ne sont connus que durant un trajet, le camion qui accomplit ce trajet doit être détourné vers un chemin alternatif. En l’absence d’informations sur un tel chemin, le chauffeur du camion est susceptible de choisir un chemin alternatif inutilement long ou pire, qui est lui-même "fermé" suite à un événement imprévu. Il est donc essentiel de fournir aux chauffeurs des informations en temps réel, en particulier des suggestions de chemins alternatifs lorsqu’une route prévue s’avère impraticable. Les possibilités de recours en cas d’imprévus dépendent des caractéristiques de la chaîne logistique étudiée comme la présence de camions auto-chargeurs et la politique de gestion du transport. Nous présentons trois articles traitant de contextes d’application différents ainsi que des modèles et des méthodes de résolution adaptés à chacun des contextes. Dans le premier article, les chauffeurs de camion disposent de l’ensemble du plan hebdomadaire de la semaine en cours. Dans ce contexte, tous les efforts doivent être faits pour minimiser les changements apportés au plan initial. Bien que la flotte de camions soit homogène, il y a un ordre de priorité des chauffeurs. Les plus prioritaires obtiennent les volumes de travail les plus importants. Minimiser les changements dans leurs plans est également une priorité. Étant donné que les conséquences des événements imprévus sur le plan de transport sont essentiellement des annulations et/ou des retards de certains voyages, l’approche proposée traite d’abord l’annulation et le retard d’un seul voyage, puis elle est généralisée pour traiter des événements plus complexes. Dans cette ap- proche, nous essayons de re-planifier les voyages impactés durant la même semaine de telle sorte qu’une chargeuse soit libre au moment de l’arrivée du camion à la fois au site forestier et à l’usine. De cette façon, les voyages des autres camions ne seront pas mo- difiés. Cette approche fournit aux répartiteurs des plans alternatifs en quelques secondes. De meilleures solutions pourraient être obtenues si le répartiteur était autorisé à apporter plus de modifications au plan initial. Dans le second article, nous considérons un contexte où un seul voyage à la fois est communiqué aux chauffeurs. Le répartiteur attend jusqu’à ce que le chauffeur termine son voyage avant de lui révéler le prochain voyage. Ce contexte est plus souple et offre plus de possibilités de recours en cas d’imprévus. En plus, le problème hebdomadaire peut être divisé en des problèmes quotidiens, puisque la demande est quotidienne et les usines sont ouvertes pendant des périodes limitées durant la journée. Nous utilisons un modèle de programmation mathématique basé sur un réseau espace-temps pour réagir aux perturbations. Bien que ces dernières puissent avoir des effets différents sur le plan de transport initial, une caractéristique clé du modèle proposé est qu’il reste valable pour traiter tous les imprévus, quelle que soit leur nature. En effet, l’impact de ces événements est capturé dans le réseau espace-temps et dans les paramètres d’entrée plutôt que dans le modèle lui-même. Le modèle est résolu pour la journée en cours chaque fois qu’un événement imprévu est révélé. Dans le dernier article, la flotte de camions est hétérogène, comprenant des camions avec des chargeuses à bord. La configuration des routes de ces camions est différente de celle des camions réguliers, car ils ne doivent pas être synchronisés avec les chargeuses. Nous utilisons un modèle mathématique où les colonnes peuvent être facilement et naturellement interprétées comme des itinéraires de camions. Nous résolvons ce modèle en utilisant la génération de colonnes. Dans un premier temps, nous relaxons l’intégralité des variables de décision et nous considérons seulement un sous-ensemble des itinéraires réalisables. Les itinéraires avec un potentiel d’amélioration de la solution courante sont ajoutés au modèle de manière itérative. Un réseau espace-temps est utilisé à la fois pour représenter les impacts des événements imprévus et pour générer ces itinéraires. La solution obtenue est généralement fractionnaire et un algorithme de branch-and-price est utilisé pour trouver des solutions entières. Plusieurs scénarios de perturbation ont été développés pour tester l’approche proposée sur des études de cas provenant de l’industrie forestière canadienne et les résultats numériques sont présentés pour les trois contextes.

A new low temperature synthesis route of fraipontite (Zn,Al)3(Si,Al)2O5(OH)4

A low temperature synthesis method based on the decomposition of urea at 90°C in water has been developed to synthesise fraipontite. This material is characterised by a basal reflection 001 at 7.44 Å. The trioctahedral nature of the fraipontite is shown by the presence of a 06l band around 1.54 Å, while a minor band around 1.51 Å indicates some cation ordering between Zn and Al resulting in Al-rich areas with a more dioctahedral nature. TEM and IR indicate that no separate kaolinite phase is present. An increase in the Al content however, did result in the formation of some SiO2 in the form of quartz. Minor impurities of carbonate salts were observed during the synthesis caused by to the formation of CO32- during the decomposition of urea.

The generation of virtual prototypes for performance optimization

I am suspicious of tools without a purpose - tools that are not developed in response to a clearly defined problem. Of course tools without a purpose can still be useful. However the development of first generation CAD was seriously impeded because the solution came before the problem. We are in danger of repeating this mistake if we do not clarify the nature of the problem that we are trying to solve with the next generation of tools. Back in the 1980s I used to add a postscript slide at the end of CAD conference presentations and the applause would invariably turn to concern. The slide simple asked: can anyone remember what it was about design that needed aiding before we had computer aided design?

Heavy truck suspension optimization based on modified skyhook damping control

This paper presents a multi-objective optimization strategy for heavy truck suspension systems based on modified skyhook damping (MSD) control, which improves ride comfort and road-friendliness simultaneously. A four-axle heavy truck-road coupling system model was established using functional virtual prototype technology; the model was then validated through a ride comfort test. As the mechanical properties and time lag of dampers were taken into account, MSD control of active and semi-active dampers was implemented using Matlab/Simulink. Through co-simulations with Adams and Matlab, the effects of passive, semi-active MSD control, and active MSD control were analyzed and compared; thus, control parameters which afforded the best integrated performance were chosen. Simulation results indicated that MSD control improves a truck’s ride comfort and roadfriendliness, while the semi-active MSD control damper obtains road-friendliness comparable to the active MSD control damper.

An Improved Synthetic Route to the Potent Angiogenesis Inhibitor Benzyl Manα(1→3)-Manα(1→3)-Manα(1→3)-Manα(1→2)-Man Hexadecasulfate

An improved synthetic route to α(1→3)/α(1→2)-linked mannooligosaccharides has been developed and applied to a more efficient preparation of the potent anti-angiogenic sulfated pentasaccharide, benzyl Manα(1→3)-Manα(1→3)-Manα(1→3)-Manα(1→2)-Man hexadecasulfate, using only two monosaccharide building blocks. Of particular note are improvements in the preparation of both building blocks and a simpler, final deprotection strategy. The route also provides common intermediates for the introduction of aglycones other than benzyl, either at the building block stage or after oligosaccharide assembly. The anti-angiogenic activity of the synthesized target compound was confirmed via the rat aortic assay.

Modelling urban public transit users' route choice behaviour: review and outlook

This paper reviews the main development of approaches to modelling urban public transit users’ route choice behaviour from 1960s to the present. The approaches reviewed include the early heuristic studies on finding the least cost transit route and all-or-nothing transit assignment, the bus common line problem and corresponding network representation methods, the disaggregate discrete choice models which are based on random utility maximization assumptions, the deterministic use equilibrium and stochastic user equilibrium transit assignment models, and the recent dynamic transit assignment models using either frequency or schedule based network formulation. In addition to reviewing past outcomes, this paper also gives an outlook into the possible future directions of modelling transit users’ route choice behaviour. Based on the comparison with the development of models for motorists’ route choice and traffic assignment problems in an urban road area, this paper points out that it is rewarding for transit route choice research to draw inspiration from the intellectual outcomes out of the road area. Particularly, in light of the recent advancement of modelling motorists’ complex road route choice behaviour, this paper advocates that the modelling practice of transit users’ route choice should further explore the complexities of the problem.

Constraints on the complete optimization of human motion

In sport and exercise biomechanics, forward dynamics analyses or simulations have frequently been used in attempts to establish optimal techniques for performance of a wide range of motor activities. However, the accuracy and validity of these simulations is largely dependent on the complexity of the mathematical model used to represent the neuromusculoskeletal system. It could be argued that complex mathematical models are superior to simple mathematical models as they enable basic mechanical insights to be made and individual-specific optimal movement solutions to be identified. Contrary to some claims in the literature, however, we suggest that it is currently not possible to identify the complete optimal solution for a given motor activity. For a complete optimization of human motion, dynamical systems theory implies that mathematical models must incorporate a much wider range of organismic, environmental and task constraints. These ideas encapsulate why sports medicine specialists need to adopt more individualized clinical assessment procedures in interpreting why performers' movement patterns may differ.