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.

Utilisation et développement de techniques pharmacocinétiques avancées afin d’améliorer le développement de molécules pharmaceutiques

Malgré le progrès technologique et nos connaissances pharmaceutiques et médicales croissantes, le développement du médicament demeure un processus difficile, dispendieux, long et très risqué. Ce processus mérite d'être amélioré pour faciliter le développement de nouveaux traitements. À cette fin, cette thèse vise à démontrer l’utilité de principes avancés et d’outils élaborés en pharmacocinétique (PK), actuels et nouveaux. Ces outils serviront à répondre efficacement à des questions importantes lors du développement d’un médicament, sauvant ainsi du temps et des coûts. Le premier volet de la thèse porte sur l’utilisation de la modélisation et des simulations et la création d’un nouveau modèle afin d’établir la bioéquivalence entre deux formulations de complexe de gluconate ferrique de sodium en solution de sucrose pour injection. Comparé aux méthodes courantes, cette nouvelle approche proposée se libère de plusieurs présuppositions, et requiert moins de données. Cette technique bénéficie d’une robustesse scientifique tout en étant associée à des économies de temps et de coûts. Donc, même si développé pour produits génériques, elle pourra également s’avérer utile dans le développement de molécules innovatrices et « biosimilaires ». Le deuxième volet décrit l’emploi de la modélisation pour mieux comprendre et quantifier les facteurs influençant la PK et la pharmacodynamie (PD) d’une nouvelle protéine thérapeutique, la pegloticase. L’analyse a démontré qu’aucun ajustement posologique n’était nécessaire et ces résultats sont inclus dans la monographie officielle du produit. Grâce à la modélisation, on pouvait répondre à des questions importantes concernant le dosage d’un médicament sans passer par des nouvelles études ni d'évaluations supplémentaires sur les patients. Donc, l’utilisation de cet outil a permis de réduire les dépenses sans prolonger le processus de développement. Le modèle développé dans le cadre de cette analyse pourrait servir à mieux comprendre d’autres protéines thérapeutiques, incluant leurs propriétés immunogènes. Le dernier volet démontre l’utilité de la modélisation et des simulations dans le choix des régimes posologiques d’un antibiotique (TP-434) pour une étude de Phase 2. Des données provenant d’études de Phase 1 ont été modélisées au fur et à mesure qu’elles devenaient disponibles, afin de construire un modèle décrivant le profil pharmacocinétique du TP-434. Ce processus de modélisation exemplifiait les cycles exploratoires et confirmatoires décrits par Sheiner. Ainsi, en se basant sur des relations PK/PD d’un antibiotique de classe identique, des simulations ont été effectuées avec le modèle PK final, afin de proposer de nouveaux régimes posologiques susceptibles d’être efficace chez les patients avant même d'effectuer des études. Cette démarche rationnelle a mené à l’utilisation de régimes posologiques avec une possibilité accrue d’efficacité, sans le dosage inutile des patients. Ainsi, on s’est dispensé d’études ou de cohortes supplémentaires coûteuses qui auraient prolongé le processus de développement. Enfin, cette analyse est la première à démontrer l’application de ces techniques dans le choix des doses d’antibiotique pour une étude de Phase 2. En conclusion, cette recherche démontre que des outils de PK avancés comme la modélisation et les simulations ainsi que le développement de nouveaux modèles peuvent répondre efficacement et souvent de manière plus robuste à des questions essentielles lors du processus de développement du médicament, tout en réduisant les coûts et en épargnant du temps.

The effectiveness of scoliosis screening programs: methods for systematic review and expert panel recommendations formulation

Background: Literature on scoliosis screening is vast, however because of the observational nature of available data and methodological flaws, data interpretation is often complex, leading to incomplete and sometimes, somewhat misleading conclusions. The need to propose a set of methods for critical appraisal of the literature about scoliosis screening, a comprehensive summary and rating of the available evidence appeared essential. METHODS: To address these gaps, the study aims were: i) To propose a framework for the assessment of published studies on scoliosis screening effectiveness; ii) To suggest specific questions to be answered on screening effectiveness instead of trying to reach a global position for or against the programs; iii) To contextualize the knowledge through expert panel consultation and meaningful recommendations. The general methodological approach proceeds through the following steps: Elaboration of the conceptual framework; Formulation of the review questions; Identification of the criteria for the review; Selection of the studies; Critical assessment of the studies; Results synthesis; Formulation and grading of recommendations in response to the questions. This plan follows at best GRADE Group (Grades of Recommendation, Assessment, Development and Evaluation) requirements for systematic reviews, assessing quality of evidence and grading the strength of recommendations. CONCLUSIONS: In this article, the methods developed in support of this work are presented since they may be of some interest for similar reviews in scoliosis and orthopaedic fields.

Extracting Urban Food Potential: design-based methods for digital and bodily cartography

Sweden’s recent report on Urban Sustainable Development calls out a missing link between the urban design process and citizens. This paper investigates if engaging citizens as design agents by providing a platform for alternate participation can bridge this gap, through the transfer of spatial agency and new modes of critical cartography. To assess whether this is the case, the approaches are applied to Stockholm’s urban agriculture movement in a staged intervention. The aim of the intervention was to engage citizens in locating existing and potential places for growing food and in gathering information from these sites to inform design in urban agriculture. The design-based methodologies incorporated digital and bodily interfaces for this cartography to take place. The Urban CoMapper, a smartphone digital app, captured real-time perspectives through crowd-sourced mapping. In the bodily cartography, participant’s used their bodies to trace the site and reveal their sensorial perceptions. The data gathered from these approaches gave way to a mode of artistic research for exploring urban agriculture, along with inviting artists to be engaged in the dialogues. In sum, results showed that a combination of digital and bodily approaches was necessary for a critical cartography if we want to engage citizens holistically into the urban design process as spatial agents informing urban policy. Such methodologies formed a reflective interrogation and encouraged a new intimacy with nature, in this instance, one that can transform our urban conduct by questioning our eating habits: where we get our food from and how we eat it seasonally.

Partial disjoint path for multi-layer protection in GMPLS networks

In this paper, different recovery methods applied at different network layers and time scales are used in order to enhance the network reliability. Each layer deploys its own fault management methods. However, current recovery methods are applied to only a specific layer. New protection schemes, based on the proposed partial disjoint path algorithm, are defined in order to avoid protection duplications in a multi-layer scenario. The new protection schemes also encompass shared segment backup computation and shared risk link group identification. A complete set of experiments proves the efficiency of the proposed methods in relation with previous ones, in terms of resources used to protect the network, the failure recovery time and the request rejection ratio

Methods and Methodology: an introduction

methodologies, methods, and… Theory Ontology Epistemology Positivism; interpretivism, constructionism, critical approaches

El Outsourcing en la dinámica de sistemas hacia mercados extranjeros

Este trabajo recopila literatura académica relevante sobre estrategias de entrada y metodologías para la toma de decisión sobre la contratación de servicios de Outsourcing para el caso de empresas que planean expandirse hacia mercados extranjeros. La manera en que una empresa planifica su entrada a un mercado extranjero, y realiza la consideración y evaluación de información relevante y el diseño de la estrategia, determina el éxito o no de la misma. De otro lado, las metodologías consideradas se concentran en el nivel estratégico de la pirámide organizacional. Se parte de métodos simples para llegar a aquellos basados en la Teoría de Decisión Multicriterio, tanto individuales como híbridos. Finalmente, se presenta la Dinámica de Sistemas como herramienta valiosa en el proceso, por cuanto puede combinarse con métodos multicriterio.

Critical analysis and extension of the Hirshfeld atoms in molecules

The computational approach to the Hirshfeld [Theor. Chim. Acta 44, 129 (1977)] atom in a molecule is critically investigated, and several difficulties are highlighted. It is shown that these difficulties are mitigated by an alternative, iterative version, of the Hirshfeld partitioning procedure. The iterative scheme ensures that the Hirshfeld definition represents a mathematically proper information entropy, allows the Hirshfeld approach to be used for charged molecules, eliminates arbitrariness in the choice of the promolecule, and increases the magnitudes of the charges. The resulting "Hirshfeld-I charges" correlate well with electrostatic potential derived atomic charges

Quantifying uncertainty in critical loads: (A) literature review

Critical loads are the basis for policies controlling emissions of acidic substances in Europe. The implementation of these policies involves large expenditures, and it is reasonable for policymakers to ask what degree of certainty can be attached to the underlying critical load and exceedance estimates. This paper is a literature review of studies which attempt to estimate the uncertainty attached to critical loads. Critical load models and uncertainty analysis are briefly outlined. Most studies have used Monte Carlo analysis of some form to investigate the propagation of uncertainties in the definition of the input parameters through to uncertainties in critical loads. Though the input parameters are often poorly known, the critical load uncertainties are typically surprisingly small because of a "compensation of errors" mechanism. These results depend on the quality of the uncertainty estimates of the input parameters, and a "pedigree" classification for these is proposed. Sensitivity analysis shows that some input parameters are more important in influencing critical load uncertainty than others, but there have not been enough studies to form a general picture. Methods used for dealing with spatial variation are briefly discussed. Application of alternative models to the same site or modifications of existing models can lead to widely differing critical loads, indicating that research into the underlying science needs to continue.

Quantifying uncertainty in critical loads: (B) acidity mass balance critical loads on a sensitive site

This paper reports an uncertainty analysis of critical loads for acid deposition for a site in southern England, using the Steady State Mass Balance Model. The uncertainty bounds, distribution type and correlation structure for each of the 18 input parameters was considered explicitly, and overall uncertainty estimated by Monte Carlo methods. Estimates of deposition uncertainty were made from measured data and an atmospheric dispersion model, and hence the uncertainty in exceedance could also be calculated. The uncertainties of the calculated critical loads were generally much lower than those of the input parameters due to a "compensation of errors" mechanism - coefficients of variation ranged from 13% for CLmaxN to 37% for CL(A). With 1990 deposition, the probability that the critical load was exceeded was > 0.99; to reduce this probability to 0.50, a 63% reduction in deposition is required; to 0.05, an 82% reduction. With 1997 deposition, which was lower than that in 1990, exceedance probabilities declined and uncertainties in exceedance narrowed as deposition uncertainty had less effect. The parameters contributing most to the uncertainty in critical loads were weathering rates, base cation uptake rates, and choice of critical chemical value, indicating possible research priorities. However, the different critical load parameters were to some extent sensitive to different input parameters. The application of such probabilistic results to environmental regulation is discussed.

Estimating uncertainty in terrestrial critical loads and their exceedances at four sites in the UK

Critical loads are the basis for policies controlling emissions of acidic substances in Europe and elsewhere. They are assessed by several elaborate and ingenious models, each of which requires many parameters, and have to be applied on a spatially-distributed basis. Often the values of the input parameters are poorly known, calling into question the validity of the calculated critical loads. This paper attempts to quantify the uncertainty in the critical loads due to this "parameter uncertainty", using examples from the UK. Models used for calculating critical loads for deposition of acidity and nitrogen in forest and heathland ecosystems were tested at four contrasting sites. Uncertainty was assessed by Monte Carlo methods. Each input parameter or variable was assigned a value, range and distribution in an objective a fashion as possible. Each model was run 5000 times at each site using parameters sampled from these input distributions. Output distributions of various critical load parameters were calculated. The results were surprising. Confidence limits of the calculated critical loads were typically considerably narrower than those of most of the input parameters. This may be due to a "compensation of errors" mechanism. The range of possible critical load values at a given site is however rather wide, and the tails of the distributions are typically long. The deposition reductions required for a high level of confidence that the critical load is not exceeded are thus likely to be large. The implication for pollutant regulation is that requiring a high probability of non-exceedance is likely to carry high costs. The relative contribution of the input variables to critical load uncertainty varied from site to site: any input variable could be important, and thus it was not possible to identify variables as likely targets for research into narrowing uncertainties. Sites where a number of good measurements of input parameters were available had lower uncertainties, so use of in situ measurement could be a valuable way of reducing critical load uncertainty at particularly valuable or disputed sites. From a restricted number of samples, uncertainties in heathland critical loads appear comparable to those of coniferous forest, and nutrient nitrogen critical loads to those of acidity. It was important to include correlations between input variables in the Monte Carlo analysis, but choice of statistical distribution type was of lesser importance. Overall, the analysis provided objective support for the continued use of critical loads in policy development. (c) 2007 Elsevier B.V. All rights reserved.

Associations between elevated atmospheric temperature and human mortality: a critical review of the literature

The effects of the anomalously warm European summer of 2003 highlighted the importance of understanding the relationship between elevated atmospheric temperature and human mortality. This review is an extension of the brief evidence examining this relationship provided in the IPCC’s Assessment Reports. A comprehensive and critical review of the literature is presented, which highlights avenues for further research, and the respective merits and limitations of the methods used to analyse the relationships. In contrast to previous reviews that concentrate on the epidemiological evidence, this review acknowledges the inter-disciplinary nature of the topic and examines the evidence presented in epidemiological, environmental health, and climatological journals. As such, present temperature–mortality relationships are reviewed, followed by a discussion of how these are likely to change under climate change scenarios. The importance of uncertainty, and methods to include it in future work, are also considered.

Integrating socio-economics and ecology: a taxonomy of quantitative methods and a review of their use in agro-ecology

Answering many of the critical questions in conservation, development and environmental management requires integrating the social and natural sciences. However, understanding the array of available quantitative methods and their associated terminology presents a major barrier to successful collaboration. We provide an overview of quantitative socio-economic methods that distils their complexity into a simple taxonomy. We outline how each has been used in conjunction with ecological models to address questions relating to the management of socio-ecological systems. We review the application of social and ecological quantitative concepts to agro-ecology and classify the approaches used to integrate the two disciplines. Our review included all published integrated models from 2003 to 2008 in 27 journals that publish agricultural modelling research. Although our focus is on agro-ecology, many of the results are broadly applicable to other fields involving an interaction between human activities and ecology. We found 36 papers that integrated social and ecological concepts in a quantitative model. Four different approaches to integration were used, depending on the scale at which human welfare was quantified. Most models viewed humans as pure profit maximizers, both when calculating welfare and predicting behaviour. Synthesis and applications. We reached two main conclusions based on our taxonomy and review. The first is that quantitative methods that extend predictions of behaviour and measurements of welfare beyond a simple market value basis are underutilized by integrated models. The second is that the accuracy of prediction for integrated models remains largely unquantified. Addressing both problems requires researchers to reach a common understanding of modelling goals and data requirements during the early stages of a project.

A critical assessment of a desk study comparing crop production systems: The example of the 'system of rice intensification' versus 'best management practice'

When assessing hypotheses, the possibility and consequences of false-positive conclusions should be considered along with the avoidance of false-negative ones. A recent assessment of the system of rice intensification (SRI) by McDonald et al. [McDonald, A.J., Hobbs, P.R., Riha, S.J., 2006. Does the system of rice intensification outperform conventional best management? A synopsis of the empirical record. Field Crops Res. 96, 31-36] provides a good example where this was not done as it was preoccupied with avoiding false-positives only. It concluded, based on a desk study using secondary data assembled selectively from diverse sources and with a 95% level of confidence, that 'best management practices' (BMPs) on average produce 11% higher rice yields than SRI methods, and that, therefore, SRI has little to offer beyond what is already known by scientists.

Verification and FPGA circuits of a block-2 fast path-based predictor

This paper formally derives a new path-based neural branch prediction algorithm (FPP) into blocks of size two for a lower hardware solution while maintaining similar input-output characteristic to the algorithm. The blocked solution, here referred to as B2P algorithm, is obtained using graph theory and retiming methods. Verification approaches were exercised to show that prediction performances obtained from the FPP and B2P algorithms differ within one mis-prediction per thousand instructions using a known framework for branch prediction evaluation. For a chosen FPGA device, circuits generated from the B2P algorithm showed average area savings of over 25% against circuits for the FPP algorithm with similar time performances thus making the proposed blocked predictor superior from a practical viewpoint.