Face aux changements globaux, au déclin de la biodiversité et à l'augmentation de la population urbaine, la demande des professionnels de la construction pour intégrer la biodiversité dans leurs pratiques est de plus en plus forte. Ma thèse a eu pour objectif de (1) faire un état des lieux de la prise en compte de la biodiversité dans les aménagements urbains et (2) développer de nouveaux outils afin d'aider les aménageurs à améliorer leurs pratiques. Dans une première partie consacrée au bilan biodiversité, (1) nous avons émis des doutes quant à la pertinence de l'utilisation des toitures végétalisées, telles qu'elles sont conçues actuellement, en tant qu'éléments intégrés à un réseau écologique ; (2) l'étude des mesures environnementales mises en place dans 54 éco‐quartiers européens (principalement en France) a montré que les concepteurs se préoccupaient principalement des bénéfices environnementaux en termes d'énergie, de transport, de déchets et d'eau, et plus rarement de biodiversité ; (3) l'ACV (analyse du cycle de vie), un outil fréquemment utilisés par les aménageurs pour calculer les impacts environnementaux d'un produit (toit vert, bâtiment, quartier) intègre mal la biodiversité dans ses calculs, et son utilisation pour comparer différents éléments verts pourrait uniformiser les pratiques et ainsi conduire à une homogénéisation de la biodiversité et à l'altération du fonctionnement de l'écosystème. Pour aider les aménageurs à mieux considérer la biodiversité dans leurs pratiques, nous avons participé à l'amélioration de l'outil Profil-Biodiversité créé par Frank Derrien et développé notre propre outil (BioDi(v)Strict) basé sur la diversité des habitats et la présence de quatre groupes d'espèces bio-indicatrices afin de traduire au mieux la dynamique écologique d'un site. Ces deux outils ont été appliqués sur un site pilote : la Cité Descartes (à Noisy-le- Grand et Champs-sur-Marne). Dans le but de faire émerger une prise de conscience des différents acteurs locaux sur la nécessité de préserver la biodiversité et les services écosystémiques associés, nous avons développé un outil de concertation pour l'aménagement du territoire (NewDistrict), basé sur une modélisation d'un système multi-agents (SMA) et d'un jeu de rôles autour de l'étalement urbain et ses conséquences environnementales.

Dans le contexte général de la planification à moyen terme de chaînes logistiques, cette thèse propose une approche permettant d'améliorer la coordination interentreprises. Cette approche a été construite dans le but de 1) donner au décideur de la visibilité sur sa capacité à répondre à une demande entachée d'incertitude et 2) lui permettre de comparer les différentes décisions qu'il peut prendre au cours du temps. Pour cela, une modélisation locale de la planification des chaînes logistiques basée sur un modèle linéaire en variables mixtes multipériode, multiproduit, implémenté avec le logiciel Xpress-MP(r), est proposée. Le modèle développé est intégré à un cadre simulation pour réaliser un processus complet de planification à horizon glissant. Un tel outil a pour vocation de proposer, simuler et évaluer différents scénarios possibles pour 1) l'intégration des contraintes temporelles liées à l'anticipation nécessaire à l'application concrète d'une décision et 2) la prise en compte d'une demande incertaine. Des expérimentations numériques montrent qu'une bonne interprétation des caractéristiques des clients et fournisseurs dans le processus de planification améliore la performance de la chaîne.

En conception de produits, l'étape de conception dite architecturale doit aboutir à une solution décrivant les caractéristiques du produit, telles que les dimensions ou le choix de composants. Parmi les nombreuses solutions potentielles, il est nécessaire d'effectuer un choix et de pouvoir le justifier de manière rigoureuse. Ce choix doit en outre intégrer l'éventuelle présence d'une solution de référence, pouvant par exemple être issue de projets antérieurs, ou d'études préliminaires. Dans ce but, nos travaux présentent une méthode d'aide à la décision en vue de sélectionner une solution de conception ; nous la nommons méthode OIA (Observation-Interprétation-Agrégation). Cette méthode emploie deux types de modèle, l'un pour formaliser le comportement objectif du produit (Observation), l'autre pour les préférences subjectives du concepteur (Interprétation). Dans ces préférences, nous incluons le comportement attendu du produit, la satisfaction du concepteur ainsi que les compromis intrinsèquement réalisés lors du processus de conception. Ces compromis sont réalisés au travers de stratégies de conception et de logiques de pondérations (Agrégation). La méthode OIA est employée une première fois pour qualifier les solutions de conception en termes de performance. Cette méthode est ensuite appliquée une seconde fois afin de qualifier la solution par rapport à la solution de référence, en termes de confiance accordée par le concepteur. Nous introduisons la notion d'arc-élasticité en conception comme un indicateur de compromis entre performance et confiance pour une solution de conception. Plusieurs algorithmes stochastiques d'optimisation sont comparés comme méthodes de recherche de solutions candidates pertinentes. Nous les détaillons, les comparons et proposons une méthode de sélection multicritère afin d'identifier l'algorithme le plus pertinent. Notre travail est appliqué au dimensionnement d'une jonction rivetée dans un contexte aéronautique industriel.

Ce travail s'intéresse à la caractérisation hors ligne d'ensembles de solutions en ordonnancement destinés à offrir une certaine flexibilité. Il s'inscrit dans le champ de l'ordonnancement robuste pour lequel on désire construire un ensemble d'ordonnancements relativement insensible, du point de vue de ses performances, aux événements imprévus survenant lors de la mise en Suvre en environnement perturbé. L'approche robuste proposée est de type proactif-réactif. Elle s'appuie sur les notions de structures d'intervalles et de conditions de dominance (ou de conditions suffisantes) vis-à-vis de l'admissibilité ou de l'optimalité de solutions en ordonnancement. Ce travail s'est particulièrement focalisé sur la phase proactive où il s'agit d'anticiper la mise en Suvre de l'ordonnancement, en construisant au plus tôt une organisation relativement insensible aux perturbations, tout en disposant d'indicateurs relatifs à la performance temporelle. Dans ce cadre, nous montrons en particulier l'intérêt de certains ordres partiels, établis sur la base de corps d'hypothèses restreints, permettant d'une part la détermination d'une performance au mieux et au pire de l'ensemble de solutions caractérisé, et d'autre part, le calcul d'indicateurs de flexibilité. Dans un premier temps, le problème d'ordonnancement à une machine est étudié. Pour ce problème, un ordre partiel dominant basé sur une analyse de structure d'intervalles est décrit. Cet ordre partiel caractérise un ensemble dominant de solutions de cardinalité calculable, dont la performance au mieux et au pire, en terme de retard algébrique, peut être déterminée en temps de calcul polynomial. Deux approches d'ordonnancement robuste sont ensuite proposées permettant soit de caractériser toutes les séquences optimales contenues dans l'ensemble dominant initial, soit de trouver un compromis flexibilité / performance acceptable. Dans un deuxième temps, les problèmes d'ordonnancement sur plusieurs machines sont considérés. Un ordre partiel suffisant est d'abord proposé pour le problème flow shop de permutation à deux machines. Deux algorithmes, utilisant les résultats obtenus pour le problème à une machine, sont ensuite présentés dans le cadre de problèmes de type job shop.

Le message principal livré par ce manuscrit, qui constitue également le fil conducteur des activités techniques et scientifiques que nous présentons ici, est que les méthodes mathématiques avancées, en particulier issues du domaine des probabilités et de la statistique sont nécessaires pour la résolution de problèmes d'ingénierie. Ces méthodes, pas toujours familières aux ingénieurs, deviennent de plus en plus indispensables dans la pratique industrielle. Le but de ce document est aussi de résumer et de mettre en valeur un certain nombre de contributions personnels a différents problèmes techniques et scientifiques. Ces contributions sont de nature différente : (i) méthodologiques : adapter, améliorer ou critiquer l'utilisation de méthodes et outils, (ii) techniques : résoudre des problèmes spécifiques d'ingénierie, (iii) managériales : organiser et piloter projets et activités de R&D. Malgré la diversité des méthodes, outils, domaines d'application et nature des contributions apportées, tous ces travaux restent dans un cadre cohérent : l'amélioration des études d'ingénierie à l'aide de méthodes mathématiques avancées pour traiter les incertitudes et recommander des décisions.

Dans cette thèse, on s'intéresse au problème de la définition de l'offre d'une compagnie aérienne sur un marché où la demande présente un caractère incertain.<br /><br />Les principaux problèmes de prise de décision associés aux opérations aériennes sont analysés, puis la structure des coûts d'une compagnie aérienne et les facteurs qui influent sur sa demande, sont étudiés. La prévision de la demande pour un marché de transport aérien est un exercice difficile et les prévisions sont généralement entachées d'erreurs non maîtrisables. La modélisation floue est alors introduite pour modéliser l'incertitude caractérisant cette demande. Un processus d'optimisation de l'offre (prix et fréquence) sur un marché monopolistique, qui prend en compte de façon explicite la modélisation floue de la demande, est proposé. Puis le cas des situations d'équilibre d'un marché duopolistique est étudié dans les mêmes conditions.<br /><br />Finalement une illustration numérique des principaux points de cette approche floue est présentée.

Face aux nouveaux cadres législatifs ou environnementaux dans lesquels ils doivent évoluer, les systèmes industriels actuels sont, en plus d'être contraints par des exigences classiques de productivité et de cout, sujets au respect de nouvelles exigences relatives à la sûreté, la sécurité ou au développement durable notamment. Pour répondre à ces exigences et améliorer la maitrise des performances de ses systèmes, EDF souhaite faire évoluer sa démarche d'Optimisation de la Maintenance Basée sur la Fiabilité vers une nouvelle méthode. Cette méthode nécessite en autre la proposition d'une approche outillée permettant de quantifier a priori les programmes de maintenance (CMPQ) sur ses systèmes par rapport aux indicateurs de performance attendus (KPIs). Cet outillage fait l'objet de cette thèse financée dans le cadre du GIS 3SGS - projet DEPRADEM 2. Après avoir généralisé les besoins d'EDF en regard de la CMPQ, nous proposons une identification de la connaissance générique nécessaire pour évaluer les KPI. Afin d'aboutir à un outil permettant l'automatisation de ces études de CMPQ, cette connaissance générique est ensuite modélisée sur la base de deux langages : le langage semi-formel SysML capitalisant, par l'intermédiaire de différents diagrammes, la connaissance statique, interactionnelle et comportementale ; et le langage AltaRicaDF, supportant un modèle dynamique permettant d'évaluer les KPIs par simulation stochastique. La création de ce modèle dynamique à partir des différents diagrammes est basée sur un mapping entre les concepts d'intérêt des deux langages. La démarche dans sa globalité est validée à la CMPQ d'un cas d'étude fourni par EDF : le système ARE.

Les développements récents en économie du bien-être ouvrent la voie à des méthodes d'évaluations reposant sur d'autres modèles de justice sociale que l'utilitarisme. Leur faisabilité dans les pratiques quotidiennes d'évaluation des interventions de santé pose question : l'objectif de cette thèse est de contribuer d'y répondre. Pour cela nous nous sommes intéressés à trois cas pratiques. L'objectif du Chapitre I est de comparer les méthodologies d'évaluation de trois agences publiques d'évaluation, le NICE (Grande-Bretagne), l'IQWiG (Allemagne) et le KCE (Belgique), pour identifier les positions en matière de justice sociale qui en découlent. Le Chapitre II propose d'étudier le dilemme moral que suscite le phénomène d'adaptation des préférences dans l'évaluation deux dispositifs de compensation du handicap. Trois options sont avancées résoudre ce dilemme, elles s'appuient sur les théories de la justice sociale égalitaristes. Enfin, le Chapitre III démontre la faisabilité de l'approche revenu équivalent-santé, développée par Fleurabey, dans l'aide à la décision publique, au sujet des traitements antihypertenseurs en prévention primaire

L'imagerie médicale et en particulier l'Imagerie par Résonance Magnétique (IRM) occupe une place de choix dans les décisions médicales. Malgré des techniques et des pratiques d'examens comparables les industriels du secteur utilisent un vocabulaire différent pour décrire les événements de l'expérience IRM. Les ontologies permettent de résoudre cette problématique. En les intégrant dans un système informatique nous avons choisi de proposer des solutions innovantes pour trois situations quotidiennes : l'annotation d'examen, la reconnaissance et la correction d'artéfact et l'aide à la prescription d'examen. Les connaissances du domaine IRM sont issues de la littérature et de la pratique quotidienne. DICOM, élément incontournable à l'échange de données en imagerie médicale, a été le point de départ de l'élaboration de l'ontologie. Les connaissances sur les artéfacts en IRM sont en partie issues d'une collaboration avec l'université de Texas A&M Temple. Pour l'aide à la prescription d'examen nous avons choisi une situation clinique représentative la demande d'IRM dans le cadre des traumatismes du genou. Les statistiques proviennent d'une étude réalisée dans le service de médecine du sport du CHU de Rennes. Les systèmes élaborés permettent aux utilisateurs d'utiliser les ontologies sans y être confronté et permettent l'analyse de l'entête DICOM d'une image, l'annotation de l'image, la comparaison d'une image IRM pour la correction d'artéfact et l'aide à la prescription d'IRM est sous la forme d'un serveur web permettant à l'utilisateur de connaître en fonction des signes cliniques présents, la probabilité d'avoir une lésion lors de la réalisation de l'IRM. Nous avons démontré la possibilité d'utilisation des ontologies pour améliorer l'exercice quotidien des praticiens. Les techniques utilisées montre la possibilité d'utiliser les ontologies en les associant aux images et aux probabilités. Le système choisi, interface permettra l'évolution vers une technologie de type webservice.

De nos jours, l’industrie doit faire face à de nombreux défis. La concurrence accrue de l’industrie manufacturière issue d’une mondialisation du marché ainsi que la raréfaction et la hausse du prix des ressources poussent les entreprises à innover afin de rester compétitives notamment en réduisant les flux de matières et d’énergie. De plus, les consommateurs semblent être de plus en plus conscients et soucieux des notions introduites par le concept de développement durable. Les systèmes ‘produits-services’ (associés à l’économie de fonctionnalités) sont montrés comme une opportunité pour l’Industrie de proposer des solutions prospères et respectueuses de l’environnement tout en répondant aux besoins du consommateur. Cependant, ces systèmes ne sont pas soutenables de façon intrinsèque. Il est, par conséquent, nécessaire de créer des outils et méthodes afin d’aider les entreprises à développer ce type de modèle économique dans un objectif de soutenabilité.Ce travail de thèse a donc pour objectif de fournir une méthode d’évaluation de la soutenabilité à l’intérieur du processus de conception d’un PSS. Les caractéristiques spécifiques d'une conception de PSS soutenable doivent être prises en compte afin de fournir aux concepteurs une évaluation de la soutenabilité précieuse et donc un soutien de leur processus de prise de décision. Cette méthode a pour but de fournir un appui supplémentaire lors du processus de prise de décision par le biais d’évaluations de soutenabilité qualitatives et quantitatives. / Nowadays, industry faces many challenges. The increased competition from the manufacturing industry which is resulting from the market globalization and from the scarcity and rising price of resources are pushing companies to innovate in order to remain competitive, in particular by reducing the flow of materials and energy. In addition, consumers seem to be more and more conscious of their impacts introduced by the concept of sustainable development. Products-services systems (or economy of functionality) are shown as an opportunity for the industry to offer solutions that are prosperous and respectful of the environment while meeting the needs of the consumer. However, these systems are not intrinsically sustainable. It is therefore necessary to create tools and methods to help companies develop this type of economic model with a view to sustainability.This research thesis aims to provide a method to assess the sustainability within the design process of a PSS. The specific characteristics of a sustainable PSS design must be taken into account in order to provide designers with valuable sustainability assessment and therefore support for their decision-making process. This method is intended to provide additional support in the decision-making process through qualitative and quantitative sustainability assessments.