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Industrial Design and Technology

2 Mitacs Globalink (GRI) research projects for Summer 2027.

1. : Développement d'un schéma synoptique d'un simulateur de système de ventilation minier

La ventilation représente l’un des systèmes les plus critiques des exploitations minières souterraines, puisqu’elle conditionne directement la sécurité des travailleurs, la qualité de l’air et la consommation énergétique des opérations. L’évolution des pratiques minières vers des réseaux de ventilation plus complexes et l’émergence de stratégies de ventilation à la demande (Ventilation-On-Demand, VOD) imposent une meilleure compréhension du comportement dynamique des ventilateurs et des interactions entre les différents composants du système. Les variations des conditions d’exploitation peuvent engendrer des phénomènes d’instabilité, des fluctuations du débit d’air ainsi qu’une dégradation des performances énergétiques. L’analyse de ces comportements nécessite le recours à des outils numériques capables de reproduire la réponse du système de ventilation sous différentes conditions opératoires. Au cours des dernières années, plusieurs travaux réalisés au sein de l’équipe DIFIA de l’École de génie de l’UQAT ont conduit au développement d’un simulateur numérique dédié aux systèmes de ventilation miniers. Cet outil permet d’évaluer différents scénarios de fonctionnement et de suivre plusieurs indicateurs de performance associés aux ventilateurs et aux conditions d’exploitation. Toutefois, l’interprétation des résultats demeure relativement complexe pour les utilisateurs ne maîtrisant pas les modèles numériques sous-jacents. Le développement d’un schéma synoptique interactif du système constitue ainsi une étape importante afin d’améliorer la visualisation et l’exploitation des résultats de simulation. L’objectif principal du projet consiste à développer un schéma synoptique réaliste d’un système de ventilation minier à partir d’un simulateur numérique existant. Les principaux équipements du réseau seront représentés à l’aide de symboles, de schémas ou d’images réalistes auxquels seront associés les indicateurs clés de performance calculés par le simulateur. Cette approche permettra de faciliter l’analyse des scénarios d’opération, la compréhension des phénomènes d’instabilité et l’optimisation des systèmes de ventilation miniers.

Research area, student roles & skills

Research area: Le professeur Hatem Mrad possède plus de 20 ans d’expérience dans les domaines de la simulation numérique, des couplages mécano-fiabilistes, de l’optimisation des structures et de la valorisation des données industrielles. Il a développé plusieurs outils d’aide à la décision et simulateurs de procédés permettant de prédire les défaillances et d’optimiser les paramètres opératoires de divers systèmes industriels. Il est titulaire de la Chaire de recherche Décision en Contexte d’Innovation digitale Industrielle et responsable du Laboratoire sur les données industrielles, la fiabilité et l’intelligence artificielle (DIFIA). Ses travaux s’inscrivent dans les domaines de la transformation numérique, de la fiabilité des

Student roles:
Étudiant.e 1 : Analyse du simulateur et développement du schéma synoptique

Activité 1 : Revue bibliographique
• Revue des enjeux liés à la ventilation minière souterraine et à la ventilation à la demande (VOD).
• Revue des interfaces graphiques et des schémas synoptiques utilisés dans les logiciels de simulation et de supervision industrielle.

Activité 2 : Analyse du simulateur existant
• Étudier l’architecture du simulateur numérique développé au sein de l’équipe de recherche.
• Comprendre les principales variables calculées et les indicateurs de performance associés aux ventilateurs.
• Identifier les différents composants du système de ventilation et leurs paramètres de fonctionnement.

Activité 3 : Développement du schéma synoptique
• Concevoir un schéma synoptique réaliste du système de ventilation.
• Intégrer des symboles, des schémas ou des représentations visuelles des équipements.
• Développer une interface de visualisation conviviale facilitant l’interprétation des résultats.

Étudiant.e 2 : Intégration des résultats et analyse des performances

Activité 1 : Revue bibliographique
• Revue des simulateurs numériques appliqués aux systèmes de ventilation et des principaux indicateurs de performance.
• Revue des phénomènes d’instabilité et des stratégies d’optimisation des systèmes de ventilation miniers.

Activité 2 : Intégration et exécution
• Intégrer les résultats du simulateur numérique au schéma synoptique développé.
• Associer les indicateurs clés de performance aux différents équipements représentés.
• Mettre en place différents scénarios de fonctionnement du système.

Activité 3 : Analyse et validation
• Étudier l’influence des paramètres d’exploitation sur les performances du système et sur l’apparition d’éventuelles instabilités.
• Vérifier la cohérence des résultats obtenus à partir des modèles et des données existantes développés au sein de l’équipe de recherche.
• Participer à l’amélioration de l’interface de visualisation et à la formulation de recommandations visant l’optimisation des systèmes de ventilation miniers.

Skills required:
Le stagiaire doit avoir suivi une formation en génie mécanique, génie des procédés ou dans un domaine connexe. Il devra posséder des connaissances en programmation et en simulation numérique, notamment en Python, Ansys et Matlab. Avoir des connaissances sur les interfaces graphiques, les outils de visualisation et les systèmes de ventilation ou les procédés industriels constitue un atout. Une bonne capacité d’analyse, d’apprentissage et un intérêt pour les technologies numériques appliquées aux systèmes industriels sont recherchés. Un intérêt pour la poursuite d’études supérieures en ingénierie à l’École de génie de l’UQAT constituera également un atout.

2. Développement d'un schéma synoptique d'un simulateur de circuit de broyage minier

L’optimisation des circuits de broyage miniers repose de plus en plus sur l’utilisation d’outils numériques permettant de mieux comprendre le comportement dynamique des équipements et d’améliorer les performances du procédé. Les simulateurs dynamiques constituent ainsi des outils essentiels pour analyser l’influence des perturbations opératoires et évaluer différents scénarios de fonctionnement à moindre coût. Dans ce contexte, l’équipe de recherche de l’UQAT a développé un simulateur dynamique de broyeur semi-autogène (SAG Mill) calibré à partir de données opératoires fournies par un partenaire minier de la région de l’Abitibi-Témiscamingue. Ce simulateur permet notamment d’étudier la cinétique de broyage et la réponse dynamique du procédé à différentes conditions d’opération, en fournissant des indicateurs de performance tels que les angles de toe et de shoulder, la puissance consommée, le pourcentage massique et d’autres variables d’intérêt. Bien que le simulateur soit actuellement fonctionnel, son utilisation demeure principalement réservée aux utilisateurs maîtrisant les codes de calcul et les outils de programmation. Le développement d’une interface graphique intuitive et d’un schéma synoptique réaliste du procédé constitue donc une étape importante afin de faciliter son interprétation et son utilisation. L’objectif principal de ce projet consiste à reprendre le simulateur existant, à comprendre son architecture de programmation en Python et à développer un schéma synoptique interactif du circuit de broyage. Chaque équipement du procédé sera représenté à l’aide de symboles, de schémas ou d’images réalistes, auxquels seront associés les principaux indicateurs de performance calculés par le simulateur. Cette approche permettra d’améliorer la visualisation des résultats, de faciliter l’analyse du procédé et de fournir un outil plus convivial destiné à l’étude et à l’optimisation des opérations de broyage minier.

Research area, student roles & skills

Research area: Le professeur Hatem Mrad possède plus de 20 ans d’expérience dans les domaines de la simulation numérique, des couplages mécano-fiabilistes, de l’optimisation des structures et de la valorisation des données industrielles. Il a développé plusieurs outils d’aide à la décision et simulateurs de procédés permettant de prédire les défaillances et d’optimiser les paramètres opératoires de divers systèmes industriels. Il est titulaire de la "Chaire de recherche Décision en Contexte d’Innovation digitale Industrielle" et responsable du "Laboratoire sur les données industrielles, la fiabilité et l’intelligence artificielle (DIFIA)". Ses travaux s’inscrivent dans les domaines de la transformation numérique, de la fiabilité des

Student roles:
Activité 1 : Revue bibliographique
• Revue des simulateurs dynamiques appliqués aux procédés de broyage minier.
• Revue des outils de visualisation et des interfaces graphiques utilisées dans les logiciels de simulation et de supervision industrielle.
• Revue des principaux indicateurs de performance associés aux circuits de broyage.

Activité 2 : Analyse du simulateur existant et développement du schéma synoptique
• Étudier l’architecture du simulateur dynamique existant développé sous Python.
• Comprendre les modèles et les variables calculées par le simulateur.
• Identifier les principaux équipements du circuit de broyage ainsi que leurs indicateurs de performance associés.
• Concevoir un schéma synoptique réaliste du procédé en intégrant des symboles, des schémas ou des représentations visuelles des équipements.

Activité 3 : Intégration, exécution et validation
• Intégrer les résultats du simulateur dynamique au schéma synoptique du procédé.
• Associer les variables calculées et les indicateurs clés de performance aux différents équipements représentés.
• Réaliser différents scénarios de simulation et analyser la réponse du procédé aux perturbations opératoires.
• Vérifier la cohérence des résultats obtenus à partir des données existantes fournies par le partenaire industriel.
• Produire une interface de visualisation permettant de faciliter l’analyse et l’interprétation des performances du circuit de broyage en vue de son optimisation.

Skills required:
Le stagiaire doit avoir suivi une formation en génie mécanique, génie des procédés ou dans un domaine connexe. Il devra posséder des connaissances en programmation et en simulation numérique, notamment en Python et Matlab. Connaitre les interfaces graphiques, l’analyse de données et les procédés de traitement du minerai constitue un atout. Une bonne capacité d’apprentissage et un intérêt pour les technologies numériques appliquées aux procédés industriels sont recherchés. Un intérêt pour la poursuite d’études supérieures à l’École de génie de l’UQAT constituera également un atout.