La simulation constitue une approche majeure pour la conception, le développement, l’analyse et l’évolution des systèmes urbains. Dans le contexte de cette thèse, nous nous intéressons à la modélisation et à la simulation des déplacements de flux (piéton, véhicule, cycle) au sein d’environnements urbains. Le contexte industriel dans lequel s’inscrit également cette thèse impose de considérer les déplacements de chaque entité dans un univers modélisé en trois dimensions. Nous proposons d’aborder les nombreux défis scientifiques et technologiques en modélisant les flux sous la forme d’entités autonomes appelées agents. La simulation orientée-agent nécessite de définir trois mécanismes principaux : le comportement des agents, leurs interactions avec les autres agents et leurs interactions avec l’environnement dans lequel ils évoluent. Ce dernier modélise la structure du monde ainsi que sa dynamique endogène. Malheureusement, il reste difficile de trouver des modèles d’environnement répondant aux différentes problématiques scientifiques et technologiques abordées dans cette thèse. Par conséquent, nous proposons un modèle d'environnement, nommé HEDGE (HEterogenous Dual Graph Environment). Il est basé sur une décomposition de l’environnement en zones reliées par des liens de navigation et de perception. Cette structure de graphe est au centre de notre modèle. Elle a été conçue pour permettre une modélisation naturelle de l’environnement et une simulation efficace du système constitué par cet environnement et les agents. Les missions et les processus dynamiques de l’environnement sont modélisés à l’aide de mécanismes inspirés des lois de la Physique. Les actions fournies par les agents et par les algorithmes calculant la dynamique endogène de l’environnement sont des forces à appliquer aux objets du monde. Un modèle de détection et de résolution de conflits entre ces forces est utilisé afin de garantir un état cohérent du modèle de l’environnement. Dans la dernière partie de cette thèse, nous illustrons l’utilisation du modèle HEDGE dans le cadre de deux projets d’aménagement de la ville de Belfort et de sa communauté d’agglomérations Le produit de l’application de ce modèle est utilisé à des fins d’études techniques (études préliminaires, avant-projet), de communication (concertations et débats publics) et de promotion (expositions, valorisation) sous la forme de logiciels interactifs en 3D. / Simulation constitutes a major approach for the conception, development, analysis and evolution of urban systems. This thesis focusses on the modeling and simulation of movements (pedestrian, vehicle, cycle) within urban environments. The industrial context associated with this thesis requires to consider the movements of each entity in a three dimensional universe. In this thesis, we propose to address the scientific and technological challenges by using autonomous entities, called agents, to model the individuals. In agent-based simulation three elements must be defined: the agent behaviors, their interactions with other agents, and with the environment. The environment models the structure of the world and its endogenous dynamics. Unfortunately, it is still difficult to find an environment model that answers all the different scientific and technological problems addressed in this thesis. Consequently, an environment model named HEterogenous Dual Graph Environment (or HEDGE) is proposed. The HEDGE model is based on a decomposition of the environment using zones that are linked with navigation and perception links. This graph structure is at the center of our model. It is designed to “naturally” model the environment, and it allows an efficient simulation of the system composed of the environment and the agents. The environment’s missions and dynamic processes are modeled using mechanisms, which are inspired by the laws of Physics. The actions provided by the agents and the endogenous dynamics algorithms correspond to physical forces to apply to objects in the world. A model of conflict detection and resolution between those forces is used to ensure the coherence of the environment model state. In the last part of this thesis, the HEDGE model is used in the context of two urban planning projects in the city of Belfort, and its metropolitan area. The product of this model’s application is used in the context of technical studies (preliminary studies, pre-project), communication (consultation and public debates) and promotion (exposition, valorization) in the form of interactive 3D software.

Dans la recherche de performance de chaînes logistiques, la modélisation et la simulation de ces chaînes prenant en compte des aspects organisationnels s‘avèrent nécessaire. Dans cette perspective, nous proposons tout d‘abord un nouveau cadre méthodologique de modélisation et simulation orienté agents de chaînes logistiques, prenant en compte explicitement les aspects organisationnels, tant structurels que dynamiques, ainsi que des observables et indicateurs dans la modélisation de ces chaînes. Ce cadre méthodologique est structuré selon deux niveaux d'abstraction principale qui sont : un niveau conceptuel et un niveau opérationnel. Pour chacun de ces niveaux nous avons différents modèles qui sont proposés et décrit en détail. Ensuite, afin de simuler les modèles de simulation de ces chaines logistiques obtenus par ce cadre méthodologique, nous proposons une architecture logicielle multi-paradigmes spécifique. Cette architecture qui supporte l‘intégration de différentes plates-formes de simulation, est basée sur un médiateur, constituant un système multi-agents, et assurant l‘interaction entre les simulateurs. Les agents de ce médiateur sont chargés de collecter les informations permettant de produire les observables, maintenir la structure organisationnelle lorsque des entités organisationnelles (groupes) sont distribués sur différents simulateurs, l‘interopérabilité entre ces simulateurs, et enfin garantir la validité de la simulation d‘un point de vue temporel. Enfin, la mise en œuvre du cadre méthodologique et de l‘architecture logicielle proposés sont illustrées sur un cas industriel réaliste de chaîne logistique. La présentation des phases de conception est détaillée ainsi que la spécification et l‘implémentation du cas industriel au sein de l‘environnement de modélisation et de simulation proposé. / In the search for performance of supply chains, modeling and simulation of these chains, taking into account the organizational aspects are needed. In this perspective, firstly we propose a new methodology for modeling and simulation of supply chains oriented agents, taking into account explicitly the organizational aspects, both structural and dynamic as well as observable indicators in the modeling of these chains. This methodological framework is structured along two main levels of abstraction, conceptual and operational levels. For each level we have models that are proposed and described in details. Then, to simulate the simulation models of supply chains obtained by this methodological framework, we propose a multi-paradigm software architecture specific. This architecture supports the integration of different platforms simulation is based on a mediator, providing a multi-agent system, and ensuring the interaction between the simulators. The agents of this mediator is responsible for collecting required information to produce observables and maintaining the organizational structure while the organizational entities (groups) are distributed over different simulators and interoperability between these simulators, and finally ensuring the validity of the simulation for a temporal point of view. Finally, the implementation of the methodological framework and the proposed software architecture are shown in a realistic industrial case supply chain. The presentation of the design phase is detailed and the specification and implementation of industrial case in environmental modeling and simulation proposed.