La mécatronique est définie par l'utilisation simultanée et en étroite symbiose de la mécanique, de l'électronique, de l'informatique,... pour concevoir et produire de produits toujours plus innovants. Cette approche doit s'accompagner aujourd'hui de la garantie de sûreté de fonctionnement (SdF) des systèmes conçus. Or, la fiabilité, élément déterminant de la SdF, est relativement peu maîtrisée dans le développement des systèmes mécatroniques. Nous avons développé une méthodologie globale permettant de modéliser et d'évaluer la fiabilité prévisionnelle, expérimentale et opérationnelle des systèmes mécatroniques. C'est un outil d'aide à la décision dans les différentes phases des cycles de développement et de vie du système mécatronique, en valorisant l'évaluation quantitative de la fiabilité. La fiabilité prévisionnelle est calculée à partir du modèle Réseaux de Petri Stochastiques Déterministes (RdPSD) du système mécatronique, qui prend en considération la modélisation fonctionnelle, la modélisation dysfonctionnelle (à l'aide d'une analyse AMDE, AD,...) et les recueils des données pour chaque composant. Les fiabilités expérimentale et opérationnelle sont déterminées à l'aide de la méthode d'estimation bayésienne BRM qui tient compte des données obtenues lors des essais et issues du REX. Un exemple d'application sur l'antiblocage des roues (ABS) illustre cette méthodologie globale d'estimation de la fiabilité.

Le développement des technologies de l'information et de la communication que connait notre siècle a grandement facilité les pratiques d'échanges d'informations au sein des chaînes logistiques. Ces pratiques ont pu ainsi évoluer vers de nouvelles formes de collaborations entre entreprises, telles que le Partage d'Informations (PI) et le Vendor Managed Inventory (VMI). Le VMI est un mécanisme de coordination dans lequel le fournisseur a la responsabilité de la gestion des stocks de son client. Ce mécanisme repose sur plusieurs principes parmi lesquels un partage d'informations très développé entre les parties qui s'y engagent. Le PI et le VMI sont adoptés par les entreprises pour permettre une augmentation des profits et une réduction des coûts. Toutefois, leurs résultats sont mitigés et nécessitent encore un approfondissement de leur compréhension. La contribution de cette thèse se situe dans l'analyse des impacts de ces mécanismes sur des chaînes logistiques où tous les maillons sont des entreprises de production dont les efficacités peuvent être différentes. Pour ce faire, plusieurs scénarios ont été étudiés sur des chaînes logistiques constituées de trois échelons, chaque échelon peut appartenir à quatre classes d'efficacité. Ces chaînes peuvent répondre à deux types de demande du marché final ; une demande stable ou une demande variable. De plus, plusieurs mécanismes de coordination sont étudiés : les mécanismes de gestion standard, de partage d'informations entre deux échelons, de partage d'informations entre trois échelons, de VMI entre deux échelons, puis de VMI étendu aux trois échelons. L'outil utilisé pour mener ces expérimentations est le logiciel de simulation à évènements discrets Arena. L'interprétation des résultats a montré que le mécanisme de coordination avec partage d'informations n'a pas eu d'amélioration très significative sur les résultats. En effet, puisque les entreprises ont des capacités de production finies, la disponibilité de l'information n'a pas permis d'obtenir des résultats différents. Le VMI, de son côté, a pu réaliser des réductions des stocks et des coûts de la chaîne logistique. Ces réductions ont été plus importantes chez les chaînes logistiques dont les maillons sont de faibles efficacités. Chez ces dernières, ce sont les deux parties concernées par le VMI (le fournisseur et le donneur d'ordres) qui ont tiré des avantages du VMI. Chez les chaînes logistiques constituées de maillons de haute efficacité, le VMI a permis une réduction des coûts moins importante, car ces chaînes logistiques sont déjà de performance élevée. Pour celles ci, c'est le client qui a tiré profit du VMI, alors que le fournisseur VMI a subi une augmentation des coûts suite à l'augmentation de la fréquence de transport qu'a impliqué ce mécanisme.

L'IDentification par Radio-Fréquences (RFID) permet une identification rapide et efficace des objets. Dans les systèmes de personnalisation de masse, elle promet un apport considérable grâce à sa capacité à gérer des flux d'information complexes caractérisant ce type de systèmes.Dans cette thèse, nous étudions les impacts de la RFID sur les systèmes de configuration à la demande (CTO). Nous nous basons sur un cas réel pour apporter une mesure fiable et directement exploitable. La littérature à ce sujet offre souvent des mesures sommaires, théoriques ou qualitatives, d'où l'originalité de la thèse.L'étude est réalisée par une approche de simulation à évènements discrets et évalue l'apport des technologies RFID à deux niveaux. Le premier concerne des changements directs du système (e.g. accélération des maintes vérifications caractérisant la CTO, libération de ressources...). Ces changements influencent la performance du système en termes de temps de séjour, de taux de retard des commandes, etc. Le deuxième niveau concerne des changements profonds tirant profit d'une visibilité accrue des produits et de la facilité d'une collecte de données rigoureuse. Ces changements se focalisent sur l'allocation dynamique de la charge de travail. La remise en question des processus à l'occasion de l'introduction d'une technologie RFID constitue un point original en raison du manque de publications soulignantsuffisamment cet avantage.Nos expérimentations ont montré que les apports des technologies RFID dans un système CTO sont indéniables. De plus, repenser le fonctionnement du système afin d'exploiter plus profondément le potentiel de la technologie accroit les bénéfices.

L'objectif de ce travail est de proposer des solutions nouvelles dans le domaine de la détection de clusters d'évènements de santé. Ce type d'analyse est traditionnellement utilisé dans la surveillance de maladies dont l'étiologie est incertaine afin de localiser et mettre en évidence des agrégats ayant une densité anormalement élevée dans le temps et/ou dans l'espace. La détermination de ces clusters constitue généralement une étape préliminaire à la recherche de facteurs de risque.<br />Nous proposons une revue des méthodes existantes ainsi que notre contribution dans différentes directions. Deux approches sont proposées dans le cadre temporel permettant pour l'une d'éviter l'utilisation de simulations et pour l'autre de prendre en compte les données dont l'information temporelle est incomplète. Nous avons également mis au point une méthode de détection de clusters spatiaux de forme arbitraire permettant d'analyser des données dont on connaît la localisation géographique exacte. Cette approche a été appliquée sur des données particulières, celles obtenues par Imagerie par Résonance Magnétique fonctionnelle. Les perspectives d'analyse spatio-temporelle sont finalement évoquées.

Face aux changements climatiques actuels et à l'augmentation des populations, la vulnérabilité du sol et des services écosystémiques qu'il rend s'accroît. En particulier dans les zones climatiques méditerranéennes, les modèles météorologiques prévoient une augmentation des sécheresses estivales et une augmentation des températures accompagnées par l'apparition plus fréquente d'évènements extrêmes de type canicule et sécheresse. Ces événements, leur intensité, leur durée et la soudaineté avec laquelle ils arrivent, sont de nature à affecter la structure et la fonction des écosystèmes avec des conséquences principalement négatives sur leur biodiversité et leurs fonctions et services. Par ailleurs, l'apport de compost au sol pourrait constituer une solution pour prévenir et atténuer les effets des sécheresses et des canicules dans les agrosystèmes méditerranéens. Les objectifs de ce travail étaient de caractériser les effets à court et à long-terme de perturbations de type canicule et/ou sécheresse appliquées à un sol méditerranéen agricole (structures et fonctions des communautés microbiennes édaphiques) et d'étudier les impacts d'épandage préalable de composts sur la réponse à court et à long-terme de ces communautés microbiennes (structures et fonctions) vis-à-vis d'un événement extrême de canicule-sécheresse. Nos travaux nous ont permis d'évaluer l'influence de chacun des facteurs température élevée et sécheresse dans la perturbation canicule et sécheresse associées sur les paramètres microbiologiques et physico-chimiques du sol. Les effets de cette combinaison des deux perturbations a induit des réponses similaires à l'une ou l'autre des perturbations appliquées individuellement en bénéficiant des effets positifs et négatifs sur la communauté microbienne de chaque type de perturbation. Nous avons mis en évidence une durée seuil de la perturbation canicule-sécheresse sur la résistance de la communauté microbienne induisant un changement de structure taxonomique et fonctionnelle. Cette déstructuration de la communauté microbienne est durable et n'a pas permis de résilience. L'ajout préalable de composts de différents types au champ a amélioré la structure physico-chimique et stimulé les microorganismes indigènes du sol. Cependant, face à des perturbations de type canicule-sécheresse (telles que nous les avons testées), il semble que l'apport préalable de compost n'ait pas d'effets majeurs sur l'amélioration de la qualité du sol en terme de stabilité microbienne, mais que l'historique saisonnier influencerait cette stabilité

Les technologies RFID présentent des avantages non négligeables en comparaison aux technologies d'identification actuelles. Cependant, l'intégration de ces technologies dans les chaînes logistiques implique souvent des coûts élevés. Ainsi, les entreprises doivent conduire des analyses poussées pour évaluer l'impact des RFID sur le fonctionnement et l'économie des chaînes logistiques et décider de l'intégration ou non de ces technologies.Dans cette thèse nous nous concentrons sur la modélisation et l'analyse de l'introduction des technologies RFID dans les chaînes logistiques. Nous présentons d'abord une information générale sur les technologies RFID. Nous analysons ensuite la littérature sur l'intégration des RFID dans les chaînes logistiques en focalisant sur les défis et les avantages liés à l'intégration de ces technologies. Nous développons deux approches (analytique et par simulation) afin d'évaluer les impacts qualitatifs et quantitatifs des technologies RFID sur le fonctionnement et le profit des chaînes logistiques. Nous développons aussi une analyse du retour sur investissement (ROI), pour comparer les revenus obtenus à l'aide des technologies RFID avec les coûts associés à leur intégration. D'autre part, nous nous intéressons à l'amélioration des avantages de RFID dans les chaînes logistiques. Nous comparons les impacts de l'intégration de différentes RFID dans les chaînes logistiques par un remplacement simple des technologies d'identification actuelles et par la réorganisation des chaînes logistiques utilisant les nouvelles possibilités des technologies RFID. Les résultats obtenus dans ce travail mettent en évidence des perspectives intéressantes pour des études futures. L'originalité de cette étude est que nous comparons les impacts de plusieurs technologies RFID en les intégrant aux systèmes actuels et en reconstruisant des chaînes logistique grâce aux possibilités offertes par des technologies RFID. Notre modèle de simulation à événements discrets peut être utilisé comme un outil d'aide à la décision pour les sociétés qui visent à intégrer des technologies RFID.L'originalité de cette étude est que nous comparons les impacts de plusieurs technologies RFID en les intégrant aux systèmes actuels et en reconstruisant des chaînes logistique par les possibilités offertes par des technologies RFID. Notre simulation peut être utilisée comme un outil d'aide à la décision pour les sociétés qui considèrent l'intégration de technologies RFID. / In the last few years, RFID technologies have drawn considerable interests as one of the possible solutions to overcome these supply chain problems. However, integrating these technologies in supply chains induces large costs. Thus, companies must evaluate the impacts of RFID technologies on supply chain performances and economics, in order to decide whether these technologies should be integrated or not.In this thesis we focus on modeling and analyzing the impacts of introducing RFID technologies in supply chain. We first provided a basic knowledge of RFID technologies that includes the working process, the challenges and the obstacles of applying RFID technologies in supply chains. We then reviewed the literature and discussed the challenges and benefits related to integrating RFID in supply chains. Finally, we developed analytical and simulation approaches to evaluate qualitative and quantitative impacts of RFID technologies on supply chain performances and profits. We also developed ROI (Return On Investment) analysis, to compare the benefits obtained by RFID technologies with the costs associated to the integration of these technologies. Furthermore, we focused on how the benefits of RFID technologies can be improved by re-engineering supply chains using the characteristics of RFID technologies. Results obtained in this thesis highlight interesting perspectives for future studies. The main originality of this study is to compare the impacts of integrating different RFID technologies to supply chains by just replacing current identification technologies and by re-engineering supply chains using the new possibilities provided by RFID technologies. Our simulation can also be used as a decision support tool by companies that integrate RFID technologies.

Au CERN (Organisation européenne pour la recherche nucléaire), le contrôle et la supervision du plus grand accélérateur du monde, le LHC (Large Hadron Collider), sont basés sur des solutions industrielles (SCADA). Le LHC est composé de sous-systèmes disposant d’un grand nombre de capteurs et d’actionneurs qui rendent la surveillance de ces équipements un véritable défi pour les opérateurs. Même avec les solutions SCADA actuelles, l’occurrence d’un défaut déclenche de véritables avalanches d’alarmes, rendant le diagnostic de ces systèmes très difficile. Cette thèse propose une méthodologie d’aide au diagnostic à partir de données historiques du système. Les signatures des défauts déjà rencontrés et représentés par les listes d’alarmes qu’ils ont déclenchés sont comparées à la liste d’alarmes du défaut à diagnostiquer. Deux approches sont considérées. Dans la première, l’ordre d’apparition des alarmes n’est pas pris en compte et les listes d’alarmes sont représentées par un vecteur binaire. La comparaison se fait à l’aide d’une distance pondérée. Le poids de chaque alarme est évalué en fonction de son aptitude à caractériser chaque défaut. La seconde approche prend en compte l’ordre d’apparition des alarmes, les listes d’alarmes sont alors représentées sous forme de séquences symboliques. La comparaison entre ces deux séquences se fait à l’aide d’un algorithme dérivé de l’algorithme de Needleman et Wunsch utilisé dans le domaine de la Bio-Informatique. Les deux approches sont testées sur des données artificielles ainsi que sur des données extraites d’un simulateur très réaliste d’un des systèmes du LHC et montrent de bons résultats. / In the context of the CERN Large Hadron Collider (LHC), a large number of control systems have been built based on industrial control and SCADA solutions. Beyond the complexity of these systems, a large number of sensors and actuators are controlled which make the monitoring and diagnostic of these equipment a continuous and real challenge for human operators. Even with the existing SCADA monitoring tools, critical situations prompt alarms avalanches in the supervision that makes diagnostic more difficult. This thesis proposes a decision support methodology based on the use of historical data. Past faults signatures represented by alarm lists are compared with the alarm list of the fault to diagnose using pattern matching methods. Two approaches are considered. In the first one, the order of appearance is not taken into account, the alarm lists are then represented by a binary vector and compared to each other thanks to an original weighted distance. Every alarm is weighted according to its ability to represent correctly every past faults. The second approach takes into account the alarms order and uses a symbolic sequence to represent the faults. The comparison between the sequences is then made by an adapted version of the Needleman and Wunsch algorithm widely used in Bio-Informatic. The two methods are tested on artificial data and on simulated data extracted from a very realistic simulator of one of the CERN system. Both methods show good results.

La compréhension et la prévision des phénomènes d'éboulements rocheux sont des éléments déterminants pour la gestion des risques dans l'aménagement des zones et des infrastructures de montagnes, qui nécessitent, entre autre, la mise au point d'outils numériques opérationnels permettant d'anticiper la trajectoire des épisodes rocheux et les zones susceptibles d'être impactées. L'approche numérique proposée dans le cadre de la thèse, est basée sur une modélisation numérique discrète qui permet de simuler le comportement collectif de blocs rocheux lors d'un éboulement, en considérant des blocs de géométrie réaliste et une topographie tridimensionnelle du versant de propagation. Pour faciliter son utilisation en bureau d'études, le modèle numérique de contact, qui gère les interaction entre les blocs et entre les blocs et le versant de propagation, fait appel à un nombre restreint de paramètres, pouvant être estimés par des mesures in situ ou par des rétro-analyses de cas existants. Les paramètres les plus influant sur les mécanismes de propagation sont : la géométrie des blocs et la topographie de surface, les paramètres dissipatifs de contact tels que le coefficient de restitution normale qui agit dans la direction normale au contact, le coefficient de frottement qui agit dans la direction tangentielle au plan de contact, et la résistance au roulement entre la pente et les blocs rocheux dans l'hypothèse d'un impact rocheux sur un sol meuble.La thèse présente des nombreuses données de terrain qui ont servies de base à l'analyse des mécanismes de propagation sur d'anciens cas d'éboulements et sur des falaises potentiellement instables. Des méthodes permettant la reconstruction d'un volume instable pour la modélisation de la propagation ont été développées sur la base des modèles tridimensionnels de terrain. Après des tests de validation et de compréhension du modèle numérique, ce dernier a été appliqué à des cas réels. Trois sites, très différents en termes de géométrie, ont été retenus pour tester le modèle numérique. Les paramètres d'études sont suivant les cas, les mécanismes de propagation, les mécanismes de dissipation d'énergie, les zones de dépôt, les forces d'interactions et les énergies d'impact sur des structures de protection.Ce travail a permis d'établir une méthodologie de modélisation des éboulements rocheux adaptée à l'ingénierie. Un protocole spécifique permettant de déterminer ou d'estimer les paramètres a été proposé et des logiciels de pré et post traitements permettant à la fois une analyse pertinente et rapide des résultats ont été développés. La corrélation entre les résultats numériques et les observations de terrain sont satisfaisantes et les résultats en termes de prévision encourageants. / Understanding and predicting rock avalanches are key elements in risk management when developing mountainous areas. Due to the complexity of the mechanisms involved, developments of numerical and operational tools are useful and necessary to properly estimate block trajectories and define riskiest areas. The numerical approach proposed in this thesis is based in the discrete element method which allows simulating the collective behavior of a group of rocks by using realistic block geometries and three-dimensional slope topographies. The numerical contact model handles interaction between the blocks and between the blocks and the slope by using a limited number of parameters that can be estimated by in situ measurements or feed-back analysis of ancient rockfalls events. The most influential parameters in the propagation phenomena are: the geometry and shape of blocks and topography, the contact parameters such as the normal restitution coefficient which acts in the normal direction to the contact, the friction coefficient acting in the tangential direction to the contact plane and the rolling resistance coefficient of blocks with the slope that somehow accounts of the impact mechanisms in case of soft soil.Various field results of past rockfall events or instable rocky cliffs are presented in the thesis. In addition, different procedures allowing the modeling of the whole unstable volume involved in the propagation motion are presented through real applications by using three-dimensional terrain models as input data. The numerical model was applied to three real rockfalls events, very different in terms of geometry. The parameters analyzed concerned mainly the propagation distances and energy dissipation mechanisms, deposit zones, interaction forces and impact energies on protective structures.A specific protocol for determining and estimating the contact parameters was proposed and some pre and post processing software enabling both relevant and rapid analysis of the results have been developed. The correlation between the numerical results and field observations are satisfactory with very encouraging results in terms of forecasting.

Le travail de recherche présenté dans cette thèse est l’un des premiers dans le domaine de la gestion optimisée des services d’aide médicale urgente en France. Il est conduit dans le cadre d’un projet ANR qui vise à proposer de nouveaux scénarios d’organisation pour le SAMU du département du Val-de-Marne pour offrir aux patients l’accès adapté aux soins, tout en disposant de ressources limitées. Pour cela, nous développons un modèle de simulation à évènements discrets qui modélise et évalue la performance actuelle de ce système complexe et identifie des pistes d’amélioration susceptibles de réduire la durée entre la réception de l’appel et l’arrivée d’une équipe sur le lieu de l’accident, appelé temps de réponse, qui est un aspect critique dans les systèmes d’urgence pré-hospitaliers. Ce modèle de simulation est utilisé pour quantifier l’impact de divers scénarii se rapportant aux nombres de ressources humaines et matérielles, à la localisation de ces ressources à travers le territoire du Val-de-Marne de manière statique et à l’affectation de ces ressources aux interventions. En outre, nous avons effectué des analyses de sensibilité sur différents paramètres du modèle comme le nombre d’appels reçus, les temps de trajet et les temps de service. Finalement, nous avons utilisé deux approches d’optimisation par simulation afin d’étudier l’impact de la relocalisation des équipes dans différentes bases du département plusieurs fois dans une journée afin de tenir compte des fluctuations des temps de trajet et du nombre de ressources. Les résultats de ces deux approches ont été analysés puis comparés au regard des temps de calcul et de la distribution du temps de réponse. / The research addressed in this thesis is one of the first studies to address the Emergency Medical Service in France, known as SAMU (which stands for the French acronym of Urgent Medical Aid Services). It is funded by the French National Research Agency and aims at improving the organizational processes of the Val-de-Marne department SAMU system in order to meet the population’s needs under limited resources. For this purpose, we develop a discrete event simulation model in order to assess the current performance of this complex system, as well as to investigate the effects of potential process changes that would lead to enhanced operational efficiency, in terms of response time performance (i.e. the period between the receipt of a call and the first arrival of a rescue team at the scene), which is a critical aspect for SAMU providers. This model was used as a decision-support tool for comparing the relative benefits of several scenarios mainly related to the needed resource levels and static location of rescue teams throughout the Val-de-Marne area and their assignment to incoming calls. Sensivity analyses were also performed by changing values of some input parameters such as arrival rates of calls, travel times and service times. Finally, we used two simulation optimization approaches to analyze the impact of rescue teams assignment to bases by considering temporal fluctuations of travel times and number of resources during a day. Experimental results of the two approaches were analyzed and compared regarding computational times and response time distribution.

Le contexte incertain dans lequel évoluent les applications embarquées influencefortement ces dernières. L'objectif de disponibilité induit généralement une forteredondance matérielle et fonctionnelle. A l'inverse, le paramètre de consommation prôneun nombre et un fonctionnement à minima des ressources. Avec la réduction de latechnologie, la variabilité des procédés de fabrication induit la possibilité accrue dedéfaillances. De façon à garantir une qualité de service acceptable par l'utilisateur, et cesur la totalité de la durée de vie du circuit, il convient de mener des études associant dèsles phases amont les deux paramètres sûreté de fonctionnement et consommation. Cettethèse a pour objectif de proposer une nouvelle conception pour les réseaux de capteurssans fil, afin de réduire consommation d'énergie et d'augmenter la fiabilité du réseau. / The uncertain contexts in which recent WSN embedded applications evolve have bigimpact on these applications. Traditionally, the objective of availability generally doubleshardware and functional redundancy; it means that the overhead is doubled in term ofenergy and cost. Besides, wireless node system is powered by limited battery; hencepower consumption parameter is only set to a number of components and functionalitiesat minimum resources. However, due to the technology reduction, process variabilityconducts to increase the possibility of failures. In order to guarantee an acceptablequality of service for the users, and on the operating lifetime of the system, it should carrystudies at the upper phases involving both dependability and consumption constraints.This thesis aims to propose novel design for wireless sensor networks, in order to reduceenergy consumption and to increase network dependability.