Dans l'industrie l'approche de gestion du cycle de vie du produit (PLM) a été considérée comme une solution essentielle pour améliorer la compétitivité des produits. Elle vise à fournir une plate-forme commune qui rassemble les différents systèmes de l'entreprise à chaque étape du cycle de vie du produit dans ou à travers les entreprises. Bien que les principaux éditeurs de logiciels fassent des efforts pour créer des outils offrant un ensemble complet et intégré de systèmes, la plupart d' entre eux n'intègrent pas l'ensemble des systèmes. Enfin, ils ne fournissent pas une intégration cohérente de l'ensemble du système d'information. Il en résulte une sorte de « tour de Babel », où chaque application est considérée comme une île au milieu de l'océan de l'information, gérée par de nombreuses parties prenantes dans une entreprise, ou même dans un réseau d'entreprises. L'hétérogénéité des parties prenantes augmente le problème d'interopérabilité. L'objectif de cette thèse est de traiter la question de l'interopérabilité sémantique, en proposant une méthode d'annotation sémantique formelle pour favoriser la compréhension mutuelle de la sémantique de l'information partagée et échangée dans un environnement PLM / In manufacturing enterprises the Product Lifecycle Management (PLM) approach has been considered as an essential solution for improving the product competitive ability. It aims at providing a shared platform that brings together different enterprise systems at each stage of a product life cycle in or across enterprises. Although the main software companies are making efforts to create tools for offering a complete and integrated set of systems, most of them have not implemented all of the systems. Finally, they do not provide a coherent integration of the entire information system. This results in a kind of "tower of Babel", where each application is considered as an island in the middle of the ocean of information, managed by many stakeholders in an enterprise, or even in a network of enterprises. The different peculiarities of those stakeholders are then over increasing the issue of interoperability. The objective of this thesis is to deal with the issue of semantic interoperability, by proposing a formal semantic annotation method to support the mutual understanding of the semantics inside the shared and exchanged information in a PLM environment

La Sûreté de Fonctionnement (SdF) est un domaine étudié de façon de plus en plus rigoureuse par les concepteurs. Si la SdF relative aux organes bénéficie de retours d'expériences sur lesquels le développement de solutions physiques peut s'appuyer, tel n'est pas le cas lorsqu'il s'agit de concevoir les architectures fonctionnelles d'un produit. L'architecte Système conceptualise et conçoit un système qui doit fournir un service selon certaines performances ; son cadre de référence, à savoir l'Ingénierie Système étant lacunaire en matière de SdF. De la sorte, l’ingénieur expert en SdF intervient après l'architecte, réalise ses propres analyses fonctionnelles, perturbant le travail réalisé et obligeant à des boucles qui pourraient être évitées. Il convient de ce fait, pour les industriels, de s'intéresser de près à l'alignement entre la SdF et l'IS. Nous avons obtenu quatre résultats. Le premier est un modèle conceptuel de l’Ingénierie de Systèmes Sûrs de Fonctionnement. Ce modèle conceptuel permet de définir les concepts et les liens entre le domaine de l'IS et celui de la SdF. Le macroprocessus présenté permet de définir l’architecture d’un système sûr. Plusieurs activités spécifiques sont présentes dans le macroprocessus. Ainsi, nous avons développé une méthode qui concerne l’analyse des risques en vue externe. Nous avons proposé une nouvelle méthode qui permet de définir les Safety Goals associé pour les scénarios critiques et une autre permettant l’analyse des architectures fonctionnelles d’un point de vue dysfonctionnel pour définir les Functional Safety Requirements. Cette méthode repose sur des mécanismes de propagation de défaillance / Safety is an area which is increasingly stringent by designers. If Safety on components benefits from experience feedback on which the development of physical solutions can support, this is not the case when it comes to designing functional architecture of a product. The System Architect conceptualizes and designs a system that must provide service according to a defined level of performance; its framework, namely the System Engineering is incomplete for safety. In this way, the safety expert comes after architects, performs his/her own functional analyzes, disrupting the work and forcing loops that could be avoided. It should therefore, for industry to pay close attention to the alignment between the SE and safety. We got four results. The first one is a conceptual model of the Safe Systems Engineering. This conceptual model, divided into three views defines the concepts and relationships between the field of SE and that of safety. The assembly has a strong semantic consistency. The proposed macroprocess permits to define the architecture of a safe system. For this, we have divided into three design phases and four views. Thus, we developed a methodology on risk analysis in external view. Given the limitations of methods like Preliminary Hazard Analysis regarding the deliverables required by the ISO 26262:2011 (Hazard Analysis and Risk Assessment), we proposed a new method for defining the Safety Goals associated for critical scenarios and another method for analyzing the functional architecture with a dysfunctional point of view to define the Functional Safety Requirements

La complexité croissante de notre environnement socio-économique se traduit en génie logiciel par une augmentation de la taille des systèmes et par conséquent de leur complexité. Les systèmes actuels sont le plus souvent concurrents, distribués à grande échelle et composés d’autre systèmes. Ils sont alors appelés Systèmes de Systèmes (SdS). La complexité des systèmes de systèmes réside dans leurs cinq caractéristiques intrinsèques qui sont : l’indépendance opérationnelle des systèmes constituants, leur indépendance managériale, la distribution géographique, l’existence de comportements émergents, et enfin un processus de développement évolutionnaire. Les SdS évoluent dans des environnements non prévisibles et intègrent constamment de nouveaux systèmes. Nous avons traité la problématique du développement évolutionnaire d’un SdS en utilisant la reconfiguration dynamique. Nous avons défini un processus pour élaborer des modèles de configurations et un processus de conception de la reconfiguration intégrant le concept de patron de reconfiguration. Pour la validité et la faisabilité de notre approche, nous avons développé un framework d’expérimentation basé sur notre cas d’étude réel d’organisation des systèmes de secours français. / The growing complexity of our socio-economic environment is reflected in software engineering by an increase of the size of systems and therefore their complexity. Current systems are mostly concurrent, widely distributed and composed of other systems. They are then called Systems of Systems (SoS). The complexity of systems of systems lies in five intrinsic characteristics: the operational independence of the constituent systems, their managerial independence, the geographical distribution, the existence of emerging behaviours, and finally an evolutionary development process.SoS evolve in unpredictable environment and are constantly integrating new systems. We deal with the problem of the evolutionary development of a SoS by using dynamic reconfiguration. We have defined a process for developing configuration models and a reconfiguration design process incorporating the concept of reconfiguration pattern. For the validity and feasibility of our approach, we have developed an experimental framework based on our real case study of organization of the French emergency service.

Développer des produits mieux acceptés en intégrant les préférences des parties prenantes constitue un principal défi pour les concepteurs et les chefs de projet. Comment évaluer et améliorer l'acceptabilité des utilisateurs est devenu une importante question de recherche. Les approches actuelles laissent cette question pour les dernières étapes du processus de développement de nouveaux produits (NPD), quand un prototype est presque fini et quand c’est trop tard pour apporter des modifications. Pour cela nos travaux se déclinent dans les contributions suivantes : • Principes et démarches de co-conception testés au travers deux études de cas. • Démarche de co-adaptation de l'habitat pour le maintien à domicile. • Démarche d'évaluation du niveau d'acceptabilité d'une solution basée sur les réseaux bayésiens. • Démarche d'amélioration du niveau d'acceptabilité évalué, permettant la recherche et simulation de scénarios d'amélioration, combinant les réseaux bayésiens et un algorithme de recuit simulé. Les modèles et démarches proposés ont été appliqués à des projets de conception dans le domaine de la santé pour lequel nous avons pu identifier des spécificités / Developing products that are better accepted by integrating users’ and stakeholders’ preferences is a major challenge for designers and project managers. How to evaluate and improve users’ acceptability has become an important research question. Current approaches leave the acceptability evaluation question for the last stages of New Product Development process (NPD), when a prototype is almost finished and when it is too late to make changes. For this our work is divided in the following contributions: • The test of the co-design approaches through two case studies. • A co-adaptation approach of the habitat for home-healthcare. • An assessment approach of the acceptability level of a solution based on Bayesian networks. • An improvement approach of the assessed acceptability level, enabling the research and simulation of improvement scenarios, combining Bayesian networks and a simulated annealing algorithm

Les systèmes décrits par les équations aux dérivées partielles, appartiennent à la classe des systèmes dynamiques impliquant des fonctions dépendantes de plusieurs variables, comme le temps et l'espace. Déjà fortement répandus pour la modélisation mathématique de phénomènes physiques et environnementaux, ces systèmes ont un rôle croissant dans les domaines de l'automatique. Cette expansion, provoquée par les avancées technologiques au niveau des capteurs facilitant l'acquisition de données et par les nouveaux enjeux environnementaux, incite au développement de nouvelles thématiques de recherche. L'une de ces thématiques, est l'étude des problèmes inverses et plus particulièrement l'identification paramétrique des équations aux dérivées partielles. Tout abord, une description détaillée des différentes classes de systèmes décrits par ces équations est présentée puis les problèmes d'identification qui leur sont associés sont soulevés. L'accent est mis sur l'estimation paramétrique des équations linéaires, homogènes ou non, et sur les équations linéaires à paramètres variant. Un point commun à ces problèmes d'identification réside dans le caractère bruité et échantillonné des mesures de la sortie. Pour ce faire, deux types d'outils principaux ont été élaborés. Certaines techniques de discrétisation spatio-temporelle ont été utilisées pour faire face au caractère échantillonné des données; les méthodes de variable instrumentale, pour traiter le problème lié à la présence de bruit de mesure. Les performances de ces méthodes ont été évaluées selon des protocoles de simulation numérique reproduisant des situations réalistes de phénomènes physique et environnementaux, comme la diffusion de polluant dans une rivière / A large variety of natural, industrial, and environmental systems involves phenomena that are continuous functions not only of time, but also of other independent variables, such as space coordinates. Typical examples are transportation phenomena of mass or energy, such as heat transmission and/or exchange, humidity diffusion or concentration distributions. These systems are intrinsically distributed parameter systems whose description usually requires the introduction of partial differential equations. There is a significant number of phenomena that can be simulated and explained by partial differential equations. Unfortunately all phenomena are not likely to be represented by a single equation. Also, it is necessary to model the largest possible number of behaviors to consider several classes of partial differential equations. The most common are linear equations, but the most representative are non-linear equations. The nonlinear equations can be formulated in many different ways, the interest in nonlinear equations with linear parameters varying is studied. The aim of the thesis is to develop new estimators to identify the systems described by these partial differential equations. These estimators must be adapted with the actual data obtained in experiments. It is therefore necessary to develop estimators that provide convergent estimates when one is in the presence of missing data and are robust to measurement noise. In this thesis, identification methods are proposed for partial differential equation parameter estimation. These methods involve the introduction of estimators based on the instrumental variable technique

Les travaux développés dans cette thèse portent sur la "co-conception diagnostic / ordonnancement des mesures dans un système contrôlé en réseau" qui est un sujet multidisciplinaire nécessitant des compétences en théorie du contrôle et en théorie des réseaux. La thèse a pour but de développer, dans le contexte des systèmes contrôlés en réseau, une approche de co-conception qui intègre de façon coordonnée les caractéristiques qui expriment la performance du diagnostic des défauts et les paramètres de l'ordonnancement temps-réel des messages. L'intérêt de cette approche coordonnée réside essentiellement dans la minimisation des ressources nécessaires pour atteindre la performance du diagnostic requise, minimisation qui prend tout son sens dans le contexte des systèmes embarqués. Nous nous sommes intéressés plus particulièrement à l'étude des problèmes liés à l'élaboration d'algorithmes de diagnostic efficaces et adaptés aux caractéristiques de l'application de façon tout en prenant en compte différents types de contraintes liées au réseau. En conjonction avec ces algorithmes, deux ensembles de techniques d'ordonnancement des mesures ont été développés : - ordonnancement hors ligne - ordonnancement évènementiel en ligne Pour l'ordonnancement hors ligne, les séquences de communication sont conçues en amont, préalablement à la mise en oeuvre de l'algorithme de diagnostic (implémentation). D'autre part, nous proposons aussi des techniques d'ordonnancement en ligne basées sur l'échantillonnage évènementiel développé au cours de la dernière décennie. Au contraire de la plupart des recherches en automatique classique, considérant que l'échantillonnage des signaux continus est réalisé d'une manière périodique, les mesures dans cette approche sont transmises si et seulement si la condition de transmission (évènement) est vérifiée / The works developed in this thesis deal with 'fault diagnosis and sensor scheduling co-design' in networked control system. This multidisciplinary subject requires theoretical knowledge in both fault diagnosis and communication networks. Our contribution consists in developing a co-design approach that integrates in the same framework the characteristics of fault diagnosis performance and real time sensor scheduling. The main benefit of this approach is minimizing the required network resources for attending acceptable fault diagnosis performances. We are interested in the development of more efficient and more adapted for real time implementation fault diagnosis algorithms while taking into account different types of communication constraints. In conjunction with these algorithms, two sets of sensor scheduling techniques are used : - Off-line scheduling - On-line scheduling (event triggered sampling) For off-line scheduling, the communication sequences are designed before the implementation of the diagnostic algorithm. In this context, we proposed several techniques for scheduling with different spatial and temporal complexity and adapted to different operating condition for the detection and the isolation of faults based on the information provided by the selected communication sequences. Moreover, we deal also with on-line scheduling techniques based on the event triggered sampling developed during the last decade. In This approach measurement packets are transmitted if and only if the transmission condition (event) is verified. This saves resources provided by the network while maintaining acceptable performance of fault diagnosis. The objective of these algorithms is to minimize the number of transmitted information which means less energy consumption and has a major importance in wireless networked control systems

Dans ce mémoire, nous avons proposé une nouvelle approche pour la stabilisation des polytopes de systèmes SISO LTI avec un contrôleur d’ordre fixe. En utilisant le théorème des segments étendus, nous avons montré que, pour stabiliser un polytope de systèmes LTI, il suffit de stabiliser simultanément tous ses sommets en considérant une condition supplémentaire associée à ces derniers. Nous avons présenté également dans ce mémoire des méthodes originales pour la synthèse des contrôleurs simultanés en combinant les techniques polynomiales et l’optimisation linéaire. Avec les méthodes de synthèse proposées, nous avons montré non seulement que le contrôleur stabilise simultanément les sommets du polytope de systèmes (commande simultanée), mais également tous les systèmes appartenant au polytope (commande robuste). Il s’agit donc de contrôleur simultané et robuste pour les polytopes de systèmes. Avant de pouvoir énoncer des résultats concernant la commande simultanée de l’ensemble des segments d’un polytope de systèmes, nous avons étudié la commande d’un segment de systèmes avec un contrôleur LTI. Ce segment de systèmes est défini par les deux systèmes situés à chacune de ses extrémités et par un paramètre appartenant à un intervalle donné. La question de la stabilisation de cette classe de systèmes incertains a été formulée comme celle d’un problème de commande simultanée de deux systèmes situés aux extrémités avec une contrainte d’égalité des parties paires de chacun des deux polynômes caractéristiques en boucle fermée. Des conditions d’existence d’un régulateur stabilisant un segment de systèmes ont été données en utilisant deux critères de stabilité polynomiaux : le critère d’Hermite-Fujiwara et le critère d’Hermite-Biehler. Les résultats obtenus pour la commande simultanée d’un segment de systèmes ont été étendus à la stabilisation d’un polytope de systèmes. Ce problème a été réduit à la stabilisation des sommets du polytope avec un contrôleur simultané générant des polynômes caractéristiques en boucle fermée ayant la même partie paire (ou impaire). Des conditions d’existence de ces contrôleurs simultanés robustes d’ordre fixe sont données en utilisant les deux critères de stabilité mentionnés ci-dessus. Des algorithmes de synthèse sont également développés pour calculer ces régulateurs / In this manuscript, a new approach is proposed for the stabilization of polytopes of SISO LTI systems with a fixed order controller. Using the extended segment theorem, we have shown that to stabilize a polytope of LTI systems, it is sufficient to simultaneously stabilize all its vertices by considering an additional condition associated with them. In this paper, we have also presented original methods for the synthesis of simultaneous controllers by combining polynomial techniques and linear optimization. With the proposed synthesis methods, we have shown not only that the controller simultaneously stabilizes the vertices of the system polytope (simultaneous control), but also all systems belonging to the polytope (robust control). It is therefore a simultaneous and robust controller for system polytopes. Before stating results concerning the simultaneous control of all the segments of a polytope of systems, we have studied the control of a segment of systems with an LTI controller. This segment of systems is defined by the two systems located at each of its ends and by a parameter belonging to a given interval. The question of the stabilization of this class of uncertain systems has been formulated as that of a problem of simultaneous control of two systems located at the ends with an equal constraint of the even parts of each of the two characteristic polynomials in closed loop. Conditions of existence of a stabilizing controller for a segment of systems have been given using two polynomial stability criteria : the Hermite-Fujiwara criterion and the Hermite-Biehler criterion. The results obtained for the simultaneous control of a segment of systems have been extended to the stabilization of a polytope of systems. This problem has been reduced to the stabilization of the vertices of the polytope with a simultaneous controller generating closed loop characteristic polynomials having the same even (or odd) part. The existence conditions of these robust, fixed-order and simultaneous controllers are given using the two stability criteria mentioned above. Synthesis algorithms are also developed to design these controllers