La consommation énergétique dans le secteur bâtiment dépend de diverses facteurs parmi lesquels ses caractéristiques physique, ses équipements, l’environnement extérieur, etc… mais il ne faut pas oublier le comportement des habitants qui est déterminant pour la consommation énergétique globale. Or, la plupart des travaux et outils représentent les occupants par des profils d’occupation. Cette thèse s’intéresse à la représentation plus détaillée du comportement des occupants, en particulier les mécanismes cognitifs, réactifs et délibératifs. Le comportement dynamique des occupants est modélisé et co-simulé avec les aspects physiques et des éventuels systèmes de gestion énergétique. L’analyse de la consommation de différents équipements électroménagers met en évidence que le consommation énergétique est très dépendante des comportements des occupants. L’analyse des consommations et des actions des habitants permet d’élaborer un modèle du comportement des occupants impactant la consommation énergétique. Le modèle représente des mécanismes cognitifs, qui représente les causes qui motivent les actions, incluant des échange avec d’autres acteurs humains. Une approche à base d’agents logiciels a été développée. Outre les aspects techniques, une méthodologie de réglage des paramètres des modèles de comportement est proposée. Ces outils sont utilisés pour réaliser une co-simulation représentant la physique du bâtiment, le comportement réactif, c’est-à-dire sensible aux données physiques, et délibératif des habitants mais aussi un système de gestion énergétique qui peut ajuster directement la configuration du logement ou simplement conseiller ces occupants. L’impact de différents types de comportements, avec et sans gestionnaire énergétique est analysé. Ces travaux ouvrent de nouvelles perspectives dans la simulation bâtiment, dans la validation de gestionnaires énergétiques mais aussi dans la représentation des bâtiments dans les réseaux d’énergie dits intelligents, dans lesquels des signaux peuvent être envoyés aux utilisateurs finaux pour les inviter à moduler leur consommation. / Energy consumption in buildings is affected by various factors including its physical characteristics, the appliances inside, and the outdoor environment, etc. However, inhabitants’ behaviour that determines the global energy consumption must not be forgotten. In most of the previous works and simulation tools, human behaviour is modelled as occupancy profiles. In this thesis the focus is more on detailed behaviour representation, particularly the cognitive, reactive, and deliberative mechanisms. The inhabitants’ dynamic behaviour is modelled and co-simulated together with the physical aspects of a building and an energy management system. The analysis of different household appliances has revealed that energy consumption patterns are highly associated with inhabitants’ behaviours. Data analysis of inhabitants’ actions and appliances’ consumptions is used to derive a model of inhabitants’ behaviour that impacts the energy consumption. This model represents the cognitive mechanisms that provide causes that motivate the actions, including the communication with other inhabitants. An approach based on multi-agent systems is developed along with a methodology for parameter tuning in the proposed behaviour model. These tools are used to co-simulate, not only the physical characteristics of the building, the reactive behaviour that is sensitive to physical data, and deliberative behaviour of the inhabitants, but also the building energy management system. The energy management system allows the direct adjustment of the building parameters or simply giving advice to the inhabitants. The impact of different types of inhabitants’ behaviours, with and without the inclusion of an energy management system is analyzed. This work opens new perspectives not only in the building simulation and in the validation of energy management systems but also in the representation of buildings in the smart grid where signals can be sent to end users advising them to modulate their consumption.

Ce travail traite de la modélisation de systèmes complexes constitués de plusieurs composants impliquant des domaines techniques différents. Il se place dans le contexte de la modélisation hétérogène hiérarchique, selon l’approche à base de modèles de calcul. Chaque composant faisant appel à un domaine technique particulier, son comportement peut être modélisé selon un paradigme de modélisation approprié, avec une sémantique différente de celle des autres composants. La modélisation du système global, qui intègre les modèles hétérogènes de ces composants, nécessite donc une adaptation sémantique permettant l’échange entre les divers sous-modèles.Ce travail propose une approche de modélisation de l’adaptation sémantique où les sémantiques du temps et du contrôle sont explicitement spécifiées par le concepteur en définissant des relations sur les occurrences d’évènements d’une part et sur les étiquettes temporelles de ces occurrences d’autre part. Cette approche est intégrée dans la plateforme ModHel’X et testée sur un cas d’étude : un modèle de lève-vitre électrique. / This work takes place in the context of hierarchical heterogeneous modeling using the model of computation approach in order to model complex systems which includes several components from different technical fields.Each of these components is usually designed according to a modeling paradigm that suits the technical domain and is based on specific semantics. Therefore, the overall system, which integrates the heterogeneous models of the components, requires semantic adaptation to ensure proper communication between its various sub-models.In this context, the aim of this thesis is to propose a new approach of semantic adaptation modeling where the semantic adaptation of time and control is specified by defining relationships between the occurrences of events as well as the time tags of these occurrences. This approach was integrated into the ModHel’X platform and tested on the case study of a power window system.

Actuellement, la restauration des oeuvres d’art, notamment des statues fracturées, repose sur des techniqueséprouvées, mais empiriques. Les statues endommagées comportent souvent des parties brisées. Leur restaurationconsiste la plupart du temps à les rassembler. Ainsi apparait la nécessité de prendre en compte lespropriétés mécaniques des interfaces entre les différentes parties brisées, ce qui permet de limiter l’ampleur desréparations et ainsi, de mieux conserver l’intégrité de l’oeuvre. Par ailleurs, les techniques numériques d’acquisition3D font leur entrée au service de la conservation du patrimoine. Cette thèse propose une méthodologiecapable d’utiliser des données issues d’une acquisition 3D pour simuler les opérations de restauration et leurseffets sur la structure de l’oeuvre. Les processus de restauration peuvent ainsi être testés et optimisés.Un scanner laser est utilisé pour l’acquisition de la géométrie des oeuvres, ce qui nous permet de reconstruireun modèle 3D pour la simulation numérique. Les calculs sont menés dans le cadre de la mécanique des milieuxcontinus déformables avec FLAC3D. Pour vérifier tous les points clés garantissant la stabilité mécanique, lecomportement des éléments de renforts et celui des interfaces entre les blocs ont été considérés. À partirdes résultats de ces études, une critique des stratégies de restauration mises en oeuvre ou envisageables estproposée.De plus, plusieurs méthodes de caractérisation visant à retrouver la provenance du matériau et/ou estimerles propriétés mécaniques de l’oeuvre sont proposées : caractérisations physico-chimiques et minéralogiques,essais non destructifs et destructifs. Une campagne expérimentale visant à caractériser le comportement desfractures en contact frottant avec acquisition de l’état de surface a été réalisée. Une analyse des corrélationsentre les propriétés mécaniques et morphologique des interfaces est ensuite élaborée. Enfin nous proposonsdes modèles prédictifs construits par régressions linéaires multiples et multivariées. Cette étude permet desimuler le comportement d’une oeuvre fracturée. / Currently, the artworks restoration, including broken statues, are based on proven but empirical techniques. Damaged statues often have broken parts. Restoration mainly consists in joining these parts. Thus appears the necessity of taking into account the interfaces mechanical properties between the different broken parts, reducing thereby the extent of repairs and thus better maintain the integrity of the work. Beside this, digital 3D acquisition techniques become more and more popular among the cultural heritage community. This thesis proposes a methodology able to use 3D acquisition datas to simulate the restoration operations and their effects on the structure. The restoration strategy can thus be tested and optimized. A laser scanner is used to acquire the statue geometry, allowing to reconstruct a 3D model for numerical simulation. Computations are carried out within the framework of deformable continuum mechanics using the FLAC3D software. In order to check all the key points ensuring mechanical stability, the behavior of reinforcing elements and those of the interfaces between blocks were considered. From the results of the present studies, a critical analysis of implemented or possible restoration strategy is proposed. In addition, several characterization methods to find the material origin and/or estimate the mechanical properties of the work are proposed : physico-chemical and mineralogical characterizations, non-destructive and destructive tests. An experimental campaign to characterize the behavior of fractures in contact with surface acquisition was performed. An analysis of correlations between mechanical and morphological interfaces properties is then developed. Finally, we propose a predictive modelling based on multiple linear and multivariate regressions. This study allow the simulation of fractured artworks behaviour.

L’objectif de la thèse est d’abord d’analyser les rapports croisés existant entre modélisation d’entreprise et gestion des connaissances (modélisation comme explicitation des connaissances et connaissances comme une vue en modélisation) et ensuite de déboucher sur un ensemble méthodologique unifiant les deux approches. L’apport de nos travaux est décomposé comme suit : 1.Une étude comparative conceptuelle et théorique de ces méthodes. 2.Une chaîne de valeur ajoutée de la création des connaissances nommée VCKC. 3.Un cadre générique pour la mise en place de gestion des connaissances en entreprise nommé I2CE. 4.Un cadre d’ingénierie d’entreprise basé sur la connaissance nommé KBEE. / The main objective of this thesis is to analyze the relation between enterprise modeling and knowledge management (modeling as a way of knowledge externalization and knowledge as a view in modeling) and next to propose a global framework which will be able to unify two approaches. The contribution of this research is divided into four major axes: 1. To propose a conceptual and theoretic comparison study of two approaches. 2. To propose a value chain of knowledge creation in a value added way to unify the basic terminology in the context of knowledge in the organizations. This proposition named Value Chain of Knowledge Creation (VCKC). 3. To propose a reference model as the theoretic foundation of implementing knowledge management approach in the organizations named Intent-Content-Context-Evolution (I2CE). 4. To propose a knowledge engineering framework in the enterprises named Knowledge Based Enterprise Engineering (KBEE).

Le transport routier est au cœur des enjeux environnementaux actuels. Les véhicules électriques hybrides (VEH) sont une alternative intéressante, notamment en milieu urbain. Cependant, la conception de tels systèmes est complexe car la chaîne de traction (composants et architecture), la mission et la gestion énergétique du véhicule sont intimement liées.Les travaux de V. Reinbold ont permis de mettre au point une méthodologie de dimensionnement de VEH. Les composants sont optimisés conjointement avec la gestion énergétique sur un cycle de fonctionnement afin de minimiser la consommation de carburant du véhicule. Une attention particulière est portée à la conception fine de la machine électrique via un modèle électromagnétique adapté à l’optimisation.Dans la suite de ces travaux, nous approfondissons plusieurs aspects du dimensionnement des VEH. Tout d’abord, nous introduisons la possibilité de gérer des paramètres discrets de la machine, comme le nombre de paires de pôles. Dans un second temps, nous développons un modèle thermique de la machine prenant notamment en compte les échanges autour des têtes de bobine. Ce modèle analytique par réseau de résistances thermiques est intégré puis utilisé dans le processus de dimensionnement par optimisation. Il a été préalablement validé via un modèle par éléments finis. Des méthodes d’analyse d’incertitude et de sensibilité sont appliquées afin de quantifier l’influence de certains paramètres thermiques. Enfin, nous appliquons la méthodologie de dimensionnement par optimisation à une architecture série/parallèle, intégrant deux machines électriques. / Road transportation has a huge impact on the environment. Hybrid electric vehicles (HEV) are an interesting alternative, especially for urban uses. However, HEV are complex systems to design because of the strong interaction between the component sizing, the energy management and the driving cycle.V. Reinbold previously developed a sizing methodology for HEV. The components and the energy management are simultaneously optimized to reduce the fuel consumption of the vehicle over a driving cycle. A specific electromagnetic model is used during the optimization process to describe accurately the electrical machine.As a continuation, we introduce firstly the possibility to deal with discrete variables such as the pole number of the electrical machine. Then, we develop a thermal model of the machine considering the convection exchanges around the end-windings. This analytical lumped parameter thermal network is used during the optimization process after being validated thanks to a finite element model. Uncertainty and sensitivity analysis are used to check the influence of some of the thermal parameters. Finally, the sizing methodology is applied to a series/parallel HEV including two electrical machines.

De nos jours, l'humidité dans les bâtiments est une problématique majeure car elle impacte simultanément la consommation énergétique, le confort des occupants, ainsi que les risques de moisissures dans l'envelope du bâtiment. Les matériaux de construction ont la capacité d'absorber et de libérer de grandes quantités de vapeur d'eau et peuvent par conséquent amortir les variations d'humidité relative intérieure. Cette proporiété est appelée tampon hygrique. Elle est liée aux échanges de vapeur d'eau entre l'air intérieur et les parois, à la ventilation, et aux sources de vapeur. Cet effet a été précédemment mis en évidence à l'échelle du matériau et de la paroi par des expériences de laboratoire et des modèles numériques. Cependant, peu de modèles décrivent de manière réaliste les sources intérieures dues à la présence et aux activités des occupants. Dans ce travail, un modèle hygrothermique à l'échelle de la pièce a été développé en Python afin d'investiguer l'influence du scénario d'occupation, et l'impact du tampon hygrique des parois sur l'air intérieur. Ce modèle regroupe les transferts couplés d'énergie et de masse dans les parois, ainsi que les sources intérieures décrites par un système de conditionnement d'air et par la présence et les activités des occupants. Ce dernier étant modélisé de manière stochastique par un modèle implémenté dans une plateforme nommée No-MASS. Des indicateurs de performance sur les besoins énergétiques, le confort hygrique intérieur, et les risques liés aux moisissures dans les parois ont été définis pour quantifier la performance hygrothermique d'une pièce. La sensibilité des indicateurs de performance vis-à-vis du scénario d'occupation a été évaluée en simulant des scénarios stochastique, déterministe et constant. Les résultats ont montré une influence marginale du scénario à l'échelle de l'année. [...} / Humidity in buildings has nowadays become a major concern as it impacts simultaneously the energy consumption, the occupants' comfort and the moisture related risks in the buildings envelope. Buildings materials have the ability to absorb and release large amounts of moisture and therefore they may dampen the indoor relative humidity variations. This is called the moisture buffering capacity. It depends on the vapour exchanges between the air and the walls, the ventilation and the indoor moisture sources. This property was previously highlighted at material and wall scales through laboratory experiments and numerical models. However, few models describe the indoor sources due to the occupants' presence and activities in a realistic way. In this work, a hygrothermal room model was developed in Python to investigate the influence of the occupancy scenario and of the impact of the walls moisture buffering on indoor air balance. This model regroups the coupled heat and mass transfer in the walls, as well as the indoor sources depicted by the air-conditioning system and the occupants' presence and activities. The numerical modelling of the latter relies on a stochastic occupancy model implemented in a platform called No-MASS. Performance indicators on the energy demand, the indoor hygric comfort and the moisture related risks in the walls were defined to quantify the hygothermal performance of a room. The sensitivity of the performance indicators towards the occupancy scenario was assessed by simulating a stochastic occupancy scenario, a deterministic one and a constant one. Results showed a marginal influence of the scenario at year scale. However, at smaller time scales (seasonal or monthly), their impact on the indoor relative humidity dampening was not negligible, mainly due to the consideration of a seasonal effect for the stochastic scenario. [...]

La conception de produits a pour objectif de définir techniquement un produit en satisfaisant les besoins de l'ensemble des clients du cycle de vie du produit. Les enjeux industriels conduisent à développer des modèles et des outils d'aide à la conception afin de répondre aux besoins clients tout en optimisant le triptyque coût-qualité délais. L'objectif de cette thèse est de proposer une vision globale permettant d'appréhender les différents types de modélisation. Pour atteindre cet objectif, une analyse globale de ces notions est nécessaire afin d'obtenir une représentation commune du système pour les différentes activités de conception et de simulation. L'intérêt de cette approche est de pouvoir mettre en évidence les dépendances et les relations entre ces activités. Cette approche doit permettre d'appréhender les différents niveaux de détails (systémique) lors de la décomposition fonctionnelle et structurelle du produit. Elle doit également permettre de suivre l'élaboration des modèles physiques pour la simulation. Nous proposons une traçabilité du processus de conception et du processus de modélisation permettant de remettre en cause, le cas échéant, les choix de conception et les hypothèses de modélisation. Ce travail est fondé sur des concepts de GeoSpelling comme le " skin modèle ", les opérations et les propriétés. Ils sont enrichis d'autres concepts comme les modèles finis et infinis et les modèles primitif et de simulation. / Product design aims to technically define a product satisfying the needs of all customers during the product life cycle. Industrial issues lead to develop models and tools supporting design to meet customer needs and contributing to costs-quality-and time optimisation. The objective of this thesis is to propose an overall vision making it possible to apprehend the various types of modeling. To achieve this goal, a comprehensive analysis of these concepts is necessary in order to obtain a common representation of the system for the various activities of design and simulation. The advantage of this approach is to highlight the dependencies and relationships among those activities. This approach should allow to apprehend the various levels of detail (systemic) during the functional and structural decomposition activity. It should also enable to monitor the development of the physical models for the simulation. We propose a traceability of the design process and of the modeling process allowing to review as appropriate the design choices and the modeling assumptions. This work is based on concepts of GeoSpelling as the "skin model", the operations and the properties. They are complemented by other concepts as the finite and infinite models and the primitive and simulation models.

La thématique de recherche abordée porte sur « l'étude et la mise en œuvre d'environnements d'assistance pour les acteurs de la conception, dans un contexte de conduite de la conception ». L'approche GRAI pour la conception a fourni un cadre conceptuel et méthodologique permettant d'intégrer différents points de vue essentiels pour maîtriser les processus de conception. Ont ainsi été explorés trois axes complémentaires sous-tendant une vision globale des problématiques industrielles :<br />- l'axe "système", qui fait appel à la systémique et à la modélisation d'entreprise, mais aussi aux aspects socio-techniques liés aux relations entre les acteurs au sein d'équipes et de groupes et aux compétences individuelles et collectives, dans le but de considérer le système de conception dans son ensemble, son organisation et les processus métiers ;<br />- l'axe "environnements d'assistance/outils", dans lequel sont proposés des outils informatiques répondant à des besoins métiers et des systèmes d'information transverses destinés à accompagner le pilotage de la conception et les acteurs collaborant lors d'un développemet de produit ; les systèmes PLM sont évidemment concernés par ces travaux ;<br />- l'axe "acteurs", qui permet d'intégrer le facteur humain par l'étude des mécanismes collaboratifs entre les acteurs et la modélisation des connaissances, qui viennent compléter les solutions méthodologiques et informatiques élaborées dans les 2 axes précédents.

L'objectif de ce travail consiste à produire des représentations territoriales validées et complémentaires pour faciliter un processus de négociation dans le cadre de projets territoriaux locaux multi-acteurs dans le domaine de l'eau. La méthodologie multidisciplinaire mise en oeuvre permet d'appréhender un territoire en tant qu'entité pluridimensionnelle biophysique, afin de faciliter la gestion équilibrée d'un patrimoine écologique et anthropique. En d'autres termes, permettre une négociation plus écologique et une conservation plus humaine d'un bien commun environnemental, l'eau, en combinant étude des écosystèmes et de sociosystèmes.<br /><br />La négociation territoriale nécessite de considérer de manière attentive des acteurs faibles, des acteurs absents et des valeurs morales pour une décision à la fois respectueuse des hommes et des écosystèmes. La méthodologie proposée est testée sur un site d'application situé dans la Plaine du Forez (Loire, France), secteur rural et agricole en bordure du fleuve Loire, où cohabitent un industriel du granulat et une association de protection de la nature. Ce site, qui a subi de nombreuses modifications et altérations d'origine anthropique (exploitation de granulats, agriculture intensive, endiguement du fleuve, barrage hydroélectrique), fut aussi pionnier en matière d'aménagement à vocation écologique d'anciennes gravières.<br /><br />L'application proposée se focalise sur la nappe phréatique de la zone et aborde le territoire en 3 dimensions. Une dimension physique prise en charge par un modèle mathématique aux différences finies d'écoulement souterrain. Une dimension biologique qui combine analyses physico-chimiques et indicateurs biologiques (invertébrés souterrains et macrophytes des gravières). Une dimension humaine qui est explorée à l'aide d'un modèle d'inspiration sociologique appelé l'acteur en 4 dimensions. Les résultats de ces 3 études spécifiques permettent d'une part d'améliorer la connaissance de la ressource en eau du territoire, notamment l'aquifère, et d'autre part d'obtenir des représentations territoriales validées et complémentaires (cartes issues de SIG). Il s'agit d'améliorer et de compléter les représentations physiques du territoire à l'aide des représentations biologiques et réciproquement. L'étude sociologique permet de connaître les représentations territoriales les plus adaptées en fonction des acteurs. Au final, ces représentations, une fois converties en argumentaires spatiaux adaptés, sont mobilisables en tant qu'outils d'aide à la négociation/médiation territoriales, par exemple, pour le choix du site d'implantation et l'aménagement d'une gravière en milieu alluvial.<br /><br />Au final, ce travail a permis de mettre en oeuvre une plate-forme pédagogique informatisée qui permet de tester l'argumentation spatiale et de simuler un processus de négociation en incluant jeu de rôles (acteurs, médiateurs), outils d'aide à la négociation/médiation et représentations territoriales. La négociation simulée vise à choisir l'emplacement et le mode de réhabilitation/réaffectation d'une gravière en milieu alluvial selon un processus participatif. La simulation propose ainsi un partage des connaissances acquises dans ce travail, ainsi qu'un déroulement permettant aux apprenants (joueurs) de se familiariser avec des outils d'aide à la négociation et les processus de négociations multi-acteurs. Cette simulation a permis de tester les argumentaires spatiaux développés dans le cadre de ce travail.

Nous nous intéressons dans cette thèse à la modélisation de formes tridimensionnelles à partir de vidéos numériques. Plus particulièrement nous considérons les approches utilisant des silhouettes, acquises à l'aide de caméras calibrées. Notre objectif est de fournir une modélisation rapide pour permettre au modèle construit d'interagir en temps réel avec des environnements virtuels. Parmi les différentes primitives qui peuvent être considérées pour acquérir des modèles tridimensionnels, les silhouettes offrent l'avantage de simplifier la gestion de la visibilité et de permettre des traitements rapides. Les principales limitations des méthodes qui en découlent concernent le rapport défavorable entre la précision du modèle construit et le temps de calcul nécessaire, ainsi que l'extraction des silhouettes dans les images qui reste une étape sensible du processus de modélisation. En réponse à ces limitations, nous proposons deux approches rapides de modélisation à partir de silhouettes. La première suppose que les données, les silhouettes et le calibrage, sont précises, et produit un modèle exact vis-à-vis de ces données. La deuxième permet d'introduire des incertitudes dans les primitives considérées et produit alors un modèle probabiliste du volume observé. Ces deux approches sont illustrées par des résultats sur données synthétiques et réelles, acquises sur la plate-forme GrImage de l'Inria Rhône-Alpes. En particulier une implémentation distribuée et temps réel de la première méthode est proposée. Celle-ci est validée dans le contexte d'une application de réalité virtuelle.