Retinal fluorescein contrast arrival time of young patients with the hepatosplenic form of the Schistosomiasis mansoni

Schistosoma mansoni is responsible for lesions that can alter the hemodinamic of the portal venous circulation, lung arterial and venous sistemic systems. Therefore, hemodinamic changes in the ocular circulation of mansonic schistosomotic patients with portal hypertension and hepatofugal venous blood flow is also probable. The purpose of this study was to determine the fluorescein contrast arrival time at the retina of young patients with the hepatosplenic form of schistosomiasis, clinically and surgically treated. The control group included 36 non schistosomotic patients, mean age of 17.3 years, and the case group was represented by 25 schistosomotic patients, mean age of 18.2 years, who were cared for at The University Hospital (Federal University of Pernambuco, Brazil), from 1990 to 2001. They underwent digital angiofluoresceinography and were evaluated for the contrast arrival time at the early retinal venous phase of the exam. Both groups were ophthalmologically examined at the same hospital (Altino Ventura Foundation, Recife, Brazil), using the same technique. There was retardation of the retinal contrast arrival time equal or more than 70 sec in the eyes of three schistosomotic patients (12%) and in none of the control group, however, the mean contrast arrival time between the two groups were not statistically different. These findings lend support to the hypothesis that there could be a delay of the eye venous blood flow drainage.

Parametric estimation of pulse arrival time: a robust approach to pulse wave velocity.

Pulse wave velocity (PWV) is a surrogate of arterial stiffness and represents a non-invasive marker of cardiovascular risk. The non-invasive measurement of PWV requires tracking the arrival time of pressure pulses recorded in vivo, commonly referred to as pulse arrival time (PAT). In the state of the art, PAT is estimated by identifying a characteristic point of the pressure pulse waveform. This paper demonstrates that for ambulatory scenarios, where signal-to-noise ratios are below 10 dB, the performance in terms of repeatability of PAT measurements through characteristic points identification degrades drastically. Hence, we introduce a novel family of PAT estimators based on the parametric modeling of the anacrotic phase of a pressure pulse. In particular, we propose a parametric PAT estimator (TANH) that depicts high correlation with the Complior(R) characteristic point D1 (CC = 0.99), increases noise robustness and reduces by a five-fold factor the number of heartbeats required to obtain reliable PAT measurements.

Predictions of the arrival time of coronal mass ejections at 1AU: an analysis of the causes of errors

Three existing models of Interplanetary Coronal Mass Ejection (ICME) transit between the Sun and the Earth are compared to coronagraph and in situ observations: all three models are found to perform with a similar level of accuracy (i.e. an average error between observed and predicted 1AU transit times of approximately 11 h). To improve long-term space weather prediction, factors influencing CME transit are investigated. Both the removal of the plane of sky projection (as suffered by coronagraph derived speeds of Earth directed CMEs) and the use of observed values of solar wind speed, fail to significantly improve transit time prediction. However, a correlation is found to exist between the late/early arrival of an ICME and the width of the preceding sheath region, suggesting that the error is a geometrical effect that can only be removed by a more accurate determination of a CME trajectory and expansion. The correlation between magnetic field intensity and speed of ejecta at 1AU is also investigated. It is found to be weak in the body of the ICME, but strong in the sheath, if the upstream solar wind conditions are taken into account.

Parametric estimation of pulse arrival time: a robust approach to pulse wave velocity

Pulse wave velocity (PWV) is a surrogate of arterial stiffness and represents a non-invasive marker of cardiovascular risk. The non-invasive measurement of PWV requires tracking the arrival time of pressure pulses recorded in vivo, commonly referred to as pulse arrival time (PAT). In the state of the art, PAT is estimated by identifying a characteristic point of the pressure pulse waveform. This paper demonstrates that for ambulatory scenarios, where signal-to-noise ratios are below 10 dB, the performance in terms of repeatability of PAT measurements through characteristic points identification degrades drastically. Hence, we introduce a novel family of PAT estimators based on the parametric modeling of the anacrotic phase of a pressure pulse. In particular, we propose a parametric PAT estimator (TANH) that depicts high correlation with the Complior(R) characteristic point D1 (CC = 0.99), increases noise robustness and reduces by a five-fold factor the number of heartbeats required to obtain reliable PAT measurements.

Motorcycle accident risk could be inflated by a time to arrival illusion

Purpose. Drivers adopt smaller safety margins when pulling out in front of motorcycles compared with cars. This could partly account for why the most common motorcycle/car accident involves a car violating a motorcyclist's right of way. One possible explanation is the size-arrival effect in which smaller objects are perceived to arrive later than larger objects. That is, drivers may estimate the time to arrival of motorcycles to be later than cars because motorcycles are smaller. Methods. We investigated arrival time judgments using a temporal occlusion paradigm. Drivers recruited from the student population (n = 28 and n = 33) saw video footage of oncoming vehicles and had to press a response button when they judged that vehicles would reach them. Results. In experiment 1, the time to arrival of motorcycles was estimated to be significantly later than larger vehicles (a car and a van) for different approach speeds and viewing times. In experiment 2, we investigated an alternative explanation to the size-arrival effect: that the smaller size of motorcycles places them below the threshold needed for observers to make an accurate time to arrival judgment using tau. We found that the motorcycle/car difference in arrival time estimates was maintained for very short occlusion durations when tau could be estimated for both motorcycles and cars. Conclusions. Results are consistent with the size-arrival effect and are inconsistent with the tau threshold explanation. Drivers estimate motorcycles will reach them later than cars across a range of conditions. This could have safety implications.

Motorcycle accident risk could be inflated by a time to arrival illusion

Purpose. Drivers adopt smaller safety margins when pulling out in front of motorcycles compared with cars. This could partly account for why the most common motorcycle/car accident involves a car violating a motorcyclist's right of way. One possible explanation is the size-arrival effect in which smaller objects are perceived to arrive later than larger objects. That is, drivers may estimate the time to arrival of motorcycles to be later than cars because motorcycles are smaller. Methods. We investigated arrival time judgments using a temporal occlusion paradigm. Drivers recruited from the student population (n = 28 and n = 33) saw video footage of oncoming vehicles and had to press a response button when they judged that vehicles would reach them. Results. In experiment 1, the time to arrival of motorcycles was estimated to be significantly later than larger vehicles (a car and a van) for different approach speeds and viewing times. In experiment 2, we investigated an alternative explanation to the size-arrival effect: that the smaller size of motorcycles places them below the threshold needed for observers to make an accurate time to arrival judgment using tau. We found that the motorcycle/car difference in arrival time estimates was maintained for very short occlusion durations when tau could be estimated for both motorcycles and cars. Conclusions. Results are consistent with the size-arrival effect and are inconsistent with the tau threshold explanation. Drivers estimate motorcycles will reach them later than cars across a range of conditions. This could have safety implications.

Deep Learning Architectures for time of arrival detection in Acoustic Emissions Monitoring

Acoustic Emission (AE) monitoring can be used to detect the presence of damage as well as determine its location in Structural Health Monitoring (SHM) applications. Information on the time difference of the signal generated by the damage event arriving at different sensors is essential in performing localization. This makes the time of arrival (ToA) an important piece of information to retrieve from the AE signal. Generally, this is determined using statistical methods such as the Akaike Information Criterion (AIC) which is particularly prone to errors in the presence of noise. And given that the structures of interest are surrounded with harsh environments, a way to accurately estimate the arrival time in such noisy scenarios is of particular interest. In this work, two new methods are presented to estimate the arrival times of AE signals which are based on Machine Learning. Inspired by great results in the field, two models are presented which are Deep Learning models - a subset of machine learning. They are based on Convolutional Neural Network (CNN) and Capsule Neural Network (CapsNet). The primary advantage of such models is that they do not require the user to pre-define selected features but only require raw data to be given and the models establish non-linear relationships between the inputs and outputs. The performance of the models is evaluated using AE signals generated by a custom ray-tracing algorithm by propagating them on an aluminium plate and compared to AIC. It was found that the relative error in estimation on the test set was < 5% for the models compared to around 45% of AIC. The testing process was further continued by preparing an experimental setup and acquiring real AE signals to test on. Similar performances were observed where the two models not only outperform AIC by more than a magnitude in their average errors but also they were shown to be a lot more robust as compared to AIC which fails in the presence of noise.

A filtering method to correct time-lapse 3D ERT data and improve imaging of natural aquifer dynamics

We have developed a processing methodology that allows crosshole ERT (electrical resistivity tomography) monitoring data to be used to derive temporal fluctuations of groundwater electrical resistivity and thereby characterize the dynamics of groundwater in a gravel aquifer as it is infiltrated by river water. Temporal variations of the raw ERT apparent-resistivity data were mainly sensitive to the resistivity (salinity), temperature and height of the groundwater, with the relative contributions of these effects depending on the time and the electrode configuration. To resolve the changes in groundwater resistivity, we first expressed fluctuations of temperature-detrended apparent-resistivity data as linear superpositions of (i) time series of riverwater-resistivity variations convolved with suitable filter functions and (ii) linear and quadratic representations of river-water-height variations multiplied by appropriate sensitivity factors; river-water height was determined to be a reliable proxy for groundwater height. Individual filter functions and sensitivity factors were obtained for each electrode configuration via deconvolution using a one month calibration period and then the predicted contributions related to changes in water height were removed prior to inversion of the temperature-detrended apparent-resistivity data. Applications of the filter functions and sensitivity factors accurately predicted the apparent-resistivity variations (the correlation coefficient was 0.98). Furthermore, the filtered ERT monitoring data and resultant time-lapse resistivity models correlated closely with independently measured groundwater electrical resistivity monitoring data and only weakly with the groundwater-height fluctuations. The inversion results based on the filtered ERT data also showed significantly less inversion artefacts than the raw data inversions. We observed resistivity increases of up to 10% and the arrival time peaks in the time-lapse resistivity models matched those in the groundwater resistivity monitoring data.

A comparison of space weather analysis techniques used to predict the arrival of the Earth-directed CME and its shockwave launched on 8 April 2010

The Earth-directed coronal mass ejection (CME) of 8 April 2010 provided an opportunity for space weather predictions from both established and developmental techniques to be made from near–real time data received from the SOHO and STEREO spacecraft; the STEREO spacecraft provide a unique view of Earth-directed events from outside the Sun-Earth line. Although the near–real time data transmitted by the STEREO Space Weather Beacon are significantly poorer in quality than the subsequently downlinked science data, the use of these data has the advantage that near–real time analysis is possible, allowing actual forecasts to be made. The fact that such forecasts cannot be biased by any prior knowledge of the actual arrival time at Earth provides an opportunity for an unbiased comparison between several established and developmental forecasting techniques. We conclude that for forecasts based on the STEREO coronagraph data, it is important to take account of the subsequent acceleration/deceleration of each CME through interaction with the solar wind, while predictions based on measurements of CMEs made by the STEREO Heliospheric Imagers would benefit from higher temporal and spatial resolution. Space weather forecasting tools must work with near–real time data; such data, when provided by science missions, is usually highly compressed and/or reduced in temporal/spatial resolution and may also have significant gaps in coverage, making such forecasts more challenging.

Efficient speed advisories for multi-stage-metering arrival management

This paper presents a methodology and algorithm for Air Traffic Control (ATC) to efficiently achieve schedules arrival times through speed control in the presence of uncertainty. The methodology does not assume the availability of airborne time of arrival control and can therefore be applied to legacy aircraft. The speed advisories are calculated in a manner that allows for sufficient control margin to, if required, adjust the aircraft's trajectory at a later stage to correct for estimated arrival time drift at the lowest impact to efficiency. The methodology is therefore envisioned to prevent major last-minute interventions and instead assists ATC in allowing more continuous descent approaches to be conducted by aircraft leading to more efficient operations.

Contributions to trajectory prediction theory and its application to arrival management for air traffic control

La gestión del tráfico aéreo (Air Traffic Management, ATM) está experimentando un cambio de paradigma hacia las denominadas operaciones basadas trayectoria. Bajo dicho paradigma se modifica el papel de los controladores de tráfico aéreo desde una operativa basada su intervención táctica continuada hacia una labor de supervisión a más largo plazo. Esto se apoya en la creciente confianza en las soluciones aportadas por las herramientas automatizadas de soporte a la decisión más modernas. Para dar soporte a este concepto, se precisa una importante inversión para el desarrollo, junto con la adquisición de nuevos equipos en tierra y embarcados, que permitan la sincronización precisa de la visión de la trayectoria, basada en el intercambio de información entre ambos actores. Durante los últimos 30 a 40 años las aerolíneas han generado uno de los menores retornos de la inversión de entre todas las industrias. Sin beneficios tangibles, la industria aérea tiene dificultades para atraer el capital requerido para su modernización, lo que retrasa la implantación de dichas mejoras. Esta tesis tiene como objetivo responder a la pregunta de si las capacidades actualmente instaladas en las aeronaves comerciales se pueden aplicar para lograr la sincronización de la trayectoria con el nivel de calidad requerido. Además, se analiza en ella si, conjuntamente con mejoras en las herramientas de predicción trayectorias instaladas en tierra en para facilitar la gestión de las arribadas, dichas capacidades permiten obtener los beneficios esperados en el marco de las operaciones basadas en trayectoria. Esto podría proporcionar un incentivo para futuras actualizaciones de la aviónica que podrían llevar a mejoras adicionales. El concepto operacional propuesto en esta tesis tiene como objetivo permitir que los aviones sean pilotados de una manera consistente con las técnicas actuales de vuelo optimizado. Se permite a las aeronaves que desciendan en el denominado “modo de ángulo de descenso gestionado” (path-managed mode), que es el preferido por la mayoría de las compañías aéreas, debido a que conlleva un reducido consumo de combustible. El problema de este modo es que en él no se controla de forma activa el tiempo de llegada al punto de interés. En nuestro concepto operacional, la incertidumbre temporal se gestiona en mediante de la medición del tiempo en puntos estratégicamente escogidos a lo largo de la trayectoria de la aeronave, y permitiendo la modificación por el control de tierra de la velocidad de la aeronave. Aunque la base del concepto es la gestión de las ordenes de velocidad que se proporcionan al piloto, para ser capaces de operar con los niveles de equipamiento típicos actualmente, dicho concepto también constituye un marco en el que la aviónica más avanzada (por ejemplo, que permita el control por el FMS del tiempo de llegada) puede integrarse de forma natural, una vez que esta tecnología este instalada. Además de gestionar la incertidumbre temporal a través de la medición en múltiples puntos, se intenta reducir dicha incertidumbre al mínimo mediante la mejora de las herramienta de predicción de la trayectoria en tierra. En esta tesis se presenta una novedosa descomposición del proceso de predicción de trayectorias en dos etapas. Dicha descomposición permite integrar adecuadamente los datos de la trayectoria de referencia calculada por el Flight Management System (FMS), disponibles usando Futuro Sistema de Navegación Aérea (FANS), en el sistema de predicción de trayectorias en tierra. FANS es un equipo presente en los aviones comerciales de fuselaje ancho actualmente en la producción, e incluso algunos aviones de fuselaje estrecho pueden tener instalada avionica FANS. Además de informar automáticamente de la posición de la aeronave, FANS permite proporcionar (parte de) la trayectoria de referencia en poder de los FMS, pero la explotación de esta capacidad para la mejora de la predicción de trayectorias no se ha estudiado en profundidad en el pasado. La predicción en dos etapas proporciona una solución adecuada al problema de sincronización de trayectorias aire-tierra dado que permite la sincronización de las dimensiones controladas por el sistema de guiado utilizando la información de la trayectoria de referencia proporcionada mediante FANS, y también facilita la mejora en la predicción de las dimensiones abiertas restantes usado un modelo del guiado que explota los modelos meteorológicos mejorados disponibles en tierra. Este proceso de predicción de la trayectoria de dos etapas se aplicó a una muestra de 438 vuelos reales que realizaron un descenso continuo (sin intervención del controlador) con destino Melbourne. Dichos vuelos son de aeronaves del modelo Boeing 737-800, si bien la metodología descrita es extrapolable a otros tipos de aeronave. El método propuesto de predicción de trayectorias permite una mejora en la desviación estándar del error de la estimación del tiempo de llegada al punto de interés, que es un 30% menor que la que obtiene el FMS. Dicha trayectoria prevista mejorada se puede utilizar para establecer la secuencia de arribadas y para la asignación de las franjas horarias para cada aterrizaje (slots). Sobre la base del slot asignado, se determina un perfil de velocidades que permita cumplir con dicho slot con un impacto mínimo en la eficiencia del vuelo. En la tesis se propone un nuevo algoritmo que determina las velocidades requeridas sin necesidad de un proceso iterativo de búsqueda sobre el sistema de predicción de trayectorias. El algoritmo se basa en una parametrización inteligente del proceso de predicción de la trayectoria, que permite relacionar el tiempo estimado de llegada con una función polinómica. Resolviendo dicho polinomio para el tiempo de llegada deseado, se obtiene de forma natural el perfil de velocidades optimo para cumplir con dicho tiempo de llegada sin comprometer la eficiencia. El diseño de los sistemas de gestión de arribadas propuesto en esta tesis aprovecha la aviónica y los sistemas de comunicación instalados de un modo mucho más eficiente, proporcionando valor añadido para la industria. Por tanto, la solución es compatible con la transición hacia los sistemas de aviónica avanzados que están desarrollándose actualmente. Los beneficios que se obtengan a lo largo de dicha transición son un incentivo para inversiones subsiguientes en la aviónica y en los sistemas de control de tráfico en tierra. ABSTRACT Air traffic management (ATM) is undergoing a paradigm shift towards trajectory based operations where the role of an air traffic controller evolves from that of continuous intervention towards supervision, as decision making is improved based on increased confidence in the solutions provided by advanced automation. To support this concept, significant investment for the development and acquisition of new equipment is required on the ground as well as in the air, to facilitate the high degree of trajectory synchronisation and information exchange required. Over the past 30-40 years the airline industry has generated one of the lowest returns on invested capital among all industries. Without tangible benefits realised, the airline industry may find it difficult to attract the required investment capital and delay acquiring equipment needed to realise the concept of trajectory based operations. In response to these challenges facing the modernisation of ATM, this thesis aims to answer the question whether existing aircraft capabilities can be applied to achieve sufficient trajectory synchronisation and improvements to ground-based trajectory prediction in support of the arrival management process, to realise some of the benefits envisioned under trajectory based operations, and to provide an incentive for further avionics upgrades. The proposed operational concept aims to permit aircraft to operate in a manner consistent with current optimal aircraft operating techniques. It allows aircraft to descend in the fuel efficient path managed mode as preferred by a majority of airlines, with arrival time not actively controlled by the airborne automation. The temporal uncertainty is managed through metering at strategically chosen points along the aircraft’s trajectory with primary use of speed advisories. While the focus is on speed advisories to support all aircraft and different levels of equipage, the concept also constitutes a framework in which advanced avionics as airborne time-of-arrival control can be integrated once this technology is widely available. In addition to managing temporal uncertainty through metering at multiple points, this temporal uncertainty is minimised by improving the supporting trajectory prediction capability. A novel two-stage trajectory prediction process is presented to adequately integrate aircraft trajectory data available through Future Air Navigation Systems (FANS) into the ground-based trajectory predictor. FANS is standard equipment on any wide-body aircraft in production today, and some single-aisle aircraft are easily capable of being fitted with FANS. In addition to automatic position reporting, FANS provides the ability to provide (part of) the reference trajectory held by the aircraft’s Flight Management System (FMS), but this capability has yet been widely overlooked. The two-stage process provides a ‘best of both world’s’ solution to the air-ground synchronisation problem by synchronising with the FMS reference trajectory those dimensions controlled by the guidance mode, and improving on the prediction of the remaining open dimensions by exploiting the high resolution meteorological forecast available to a ground-based system. The two-stage trajectory prediction process was applied to a sample of 438 FANS-equipped Boeing 737-800 flights into Melbourne conducting a continuous descent free from ATC intervention, and can be extrapolated to other types of aircraft. Trajectories predicted through the two-stage approach provided estimated time of arrivals with a 30% reduction in standard deviation of the error compared to estimated time of arrival calculated by the FMS. This improved predicted trajectory can subsequently be used to set the sequence and allocate landing slots. Based on the allocated landing slot, the proposed system calculates a speed schedule for the aircraft to meet this landing slot at minimal flight efficiency impact. A novel algorithm is presented that determines this speed schedule without requiring an iterative process in which multiple calls to a trajectory predictor need to be made. The algorithm is based on parameterisation of the trajectory prediction process, allowing the estimate time of arrival to be represented by a polynomial function of the speed schedule, providing an analytical solution to the speed schedule required to meet a set arrival time. The arrival management solution proposed in this thesis leverages the use of existing avionics and communications systems resulting in new value for industry for current investment. The solution therefore supports a transition concept from mixed equipage towards advanced avionics currently under development. Benefits realised under this transition may provide an incentive for ongoing investment in avionics.

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.

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.