Plusieurs problématiques de gestion d’opérations peuvent être formalisées avec un problème d’optimisation discret. Ces modèles d’optimisation sont traditionnellement développés sous l’hypothèse que les données d’entrée sont déterministes, non impactées par des changements inattendus ou des incertitudes. Au cours des dernières années, le besoin en modèles performants, incluant des outils efficaces et permettant de réagir de manière optimale aux imprévus (perturbations), n’a cessé de croitre. En phase d’exécution d’un système, plusieurs événements imprévus (incertitudes) peuvent le perturber et le faire dévier de son parcours original voire rendre son exécution impossible. Il est vrai que ces incertitudes peuvent être considérées de manière proactive par le biais d’une optimisation stochastique ou des modèles d'optimisation robustes. Mais même avec des solutions robustes, des événements inattendus peuvent encore se produire nécessitant de revoir le plan robuste en cours d’exécution. Dans cette thèse, l’objectif est de prendre en compte ces incertitudes de manière réactive dans les modèles. Ainsi, une nouvelle méthodologie générique est proposée pour les problèmes d'optimisation de réparation / récupération. En considérant les solutions réparées / récupérées fournies par cette méthodologie appliquée à un plan initial en cours de mise en oeuvre, un décideur peut vouloir minimiser les coûts d'exploitation, mais aussi limiter les changements par rapport au plan initial. Le problème de réparation / récupération est formulé comme un problème d'optimisation multiobjectif, qui minimise des fonctions spécifiques relatives à divers critères de réparation (pilotés par les choix du décideur). / A wide variety of operations management problems can be formulated and solved as discrete optimization problems. Traditionally, these models have been mostly developed and used under the assumption that the input data are known in advance, not subject to unexpected changes, nor impacted by uncertainty. In recent years, the need for improved models providing efficient tools for quickly and optimally reacting to the occurrence of unexpected events (disruptions) has become a more and more important issue. In the execution phase, various unanticipated events will disrupt the system and make the plan deviate from its intended course and even make it infeasible.Uncertainty can be taken into account in a proactive way with stochastic optimization or robust optimization models. However, even with robust solutions, unexpected events can still occur requiring to reconsider the robust plan under execution. In this thesis, we are interested to cope with uncertainty in a reactive way. We propose a new generic methodology for repair/recovery optimization problems. When considering repair/recovery solutions for the initial plan under implementation, the decision-maker may want to minimize operating costs, but also limit the changes with respect to the initial plan. We formulate the repair/recovery problem as a multiobjective optimization problem minimizing specified functions for various repair criteria.

Ces travaux s’intéressent au choix des tratégies de création de valeur dans des pays pétroliers. Ils cherchent à offrir des outils à un décideur pour améliorer la compréhension du problème et procéder au choix de stratégies sous des contraintes de coûts. La thèse s’articule autour d’un processus d’aide à la décision adapté au contexte pétrolier et de trois questions de recherche : 1. Comment modéliser les valeurs durables apportées par des projets complexes dans un pays hôte ? 2. Comment outiller une entreprise d’une méthode d’estimation des valeurs créées localement en tenant compte des effets indirects et induits ? 3. Comment aider à la décision pour la sélection de stratégies agissant sur de multiples systèmes ? Pour y répondre, nous avons pris en compte les spécificités du contexte du contenu local dans le domaine pétrolier. Nous y avons apporté des méthodes de génie industriel et d’aide à la décision multicritère. Nous aboutissons à une proposition de modélisation de la valeur apportée à un pays hôte. Celle-ci nous permet d’introduire une méthodologie d’estimation des impacts d’une stratégie. Enfin, nous proposons une procédure pour réaliser des recommandations à un décideur. / Our research focus on the problem of choosing among value-creation strategies in the context of Oil and Gas development project. The objective is to offer tools to a decision maker to improve his understanding of the problem and to aid to decision. The thesis is structured around a decision-making process adapted to the Oil and Gas context and three research questions: 1. How to model the sustainable values brought by complex projects in a hostcountry? 2. How to furnish to a company a method to estimate local values brought, taking into account indirect and induced effects? 3. How to aid to select among strategies that impact multiple systems? To answer, we took into account the specificities of local content in the Oil and Gas. We brought metholodologies from industrial engineering and multicriteria decision aid. We propose a modeling of the value-added brought to a host country. This allows us to introduce an estimation methodology for the impacts of a strategy. Finally, we suggest a procedure for making recommendations to a decision maker.

La difficulté à comprendre la désertification dans les zones arides tunisiennes se manifeste dans les interactions complexes entre les dynamiques socioéconomiques et biophysiques à différentes échelles spatiales et temporelles. L’apport de ce travail réside tant dans les avancées sur la compréhension des causes et processus, que dans la proposition d’approches systémiques (climat-homme-espace-ressources : système CHER), géographiques (paysage) et multi-acteurs, associées à des méthodes (modèles et outils) reproductibles, pour l’évaluation et le suivi (indicateurs) des risques de désertification, en lien avec leurs déterminants interactifs, à une échelle territoriale. Le paysage, en tant que source d’information et instrument, est au cœur de ce travail. Ce dernier a conduit à i) la construction des modèles explicatifs CHER déclinés par type paysager (issue d’une lecture multidisciplinaire et de la caractérisation des paysages), ii) l’élaboration des indices de risque de désertification (par intégration spatiale des fonctionnements biophysiques et socioéconomiques et à travers la modélisation), iii) la compréhension et la comparaison entre types paysagers des risques et de la part respective prise par les causes socioéconomiques et biophysiques, et iv) la proposition de trois nouvelles approches/méthodes/outils visant à mieux évaluer les actions de lutte déjà mises en œuvre, cibler les futures actions et suivre la désertification. Les résultats ont tous été élaborés dans l’interdisciplinarité et avec la mobilisation des acteurs/décideurs de la gestion durable des territoires pour augmenter leur utilité dans les programmes de lutte contre la désertification, pour valoriser les observatoires de l’environnement et leur donner un rôle d’appui aux politiques publiques. / The difficulty in understanding desertification in the Tunisian arid zones manifested in the complex interactions between socioeconomic and biophysical dynamics at different spatial and temporal scales. This work contribute on advanced understanding of the causes and processes and propose a systemic (climate-human-space-resource: CHER), geographical (landscape) and multi-actors approaches associated with methods (models and tools) reproducible for the assessment and monitoring (indicators) of risk of desertification, according to its interactive determinants on a territory scale. The landscape, as a source of information and the tool, is at the core of this work which led to i) the construction of explanatory models broken down by type of landscape (based on multidisciplinary characterization of landscapes), ii) the development of indexes of desertification risk (based on spatial integration of biophysical and socio-economic functioning through modeling), iii) the understanding and comparison of risks and their respective causes in the landscape types, and iv) the proposal of three new approaches / methods / tools to better assess the actions already implemented to combat desertification, to better target future actions and to better monitor desertification. The results have all been developed in interdisciplinarity and involve the mobilization of actors / decision makers in the sustainable management of territories to increase their usefulness in programs to combat desertification, to value environmental observatories and give them a role to support public policies.

Cette thèse s'est déroulée dans le cadre du projet SECMAR qui visait à sécuriser le Grand Port Maritime de Marseille. Notre objectif était d'aider les personnels du port à identifier les comportements menaçant des navires afin de pouvoir agir efficacement en cas de danger réel. A ce titre, nous avons développé un système d'analyse et de reconnaissance de comportements de navires formé de deux sous-modules complémentaires. Le premier est construit à partir de l'approche probabiliste Modèle de Markov Cachée et traite principalement des comportements nominaux des gros bateaux qui se caractérisent par un déplacement régulier et récurrent dans le port. Le second est construit à partir du langage réactif synchrone Esterel et prend en compte les comportements agressifs et transgressifs de tous types de navires, notamment ceux des petits bateaux qui circulent librement et aléatoirement dans le port. Le système global d'aide à la décision a permis une bonne reconnaissance en temps-réel des différents comportements de navires au cours de leurs évolutions dans le port. Au regard des résultats prometteurs que nous avons obtenu à travers ce module, il est envisageable de le généraliser à d'autres ports mondiaux ainsi qu'à d'autres domaines d'application, notamment le domaine aéroportuaire. / The overall aim of this thesis was to create a decision support system that identifies discrepancies in ship behavior. The thesis was a part of the SECMAR project that aimed to improve security at the Marseilles harbor by the creation of decision support system for port staff. For this purpose, we developed a recognition behavior system consisting of two complementary sub-systems.The first system was based on the probabilistic Hidden Markov model approach and deals with nominal behavior of large to medium size commercial ships showing regular and recurrent behavior. The second system was based on the reactive synchronous language Esterel and concerns aggressive and transgressive behavior of small ships that may navigate freely in the harbor. Real-time evaluations showed that the proposed decision support system efficiently captured and evaluated ship behaviors. The promising results of the system and its diversity in origin makes it suitable for applications in other harbors as well as other environment such as airports.

Les données industrielles offrent un matériau pour la prise de décision. Les travaux présentés concernent la transformation de données brutes en connaissances, pour contribuer au système de connaissances d’une organisation et améliorer son système décisionnel. Un processus d’aide à la décision est proposé. Il implique les acteurs de l’organisation et l’emploi de méthodes formelles. D’abord, il analyse et formalise les problématiques décisionnelles. Ensuite, il construit une aide la décision quantitative. Cette méthodologie est appliquée à un problème particulier : la gestion des capacités des TI d’une usine de STMicroelectronics. En effet, les managers doivent assurer un équilibre entre le coût de l’infrastructure TI et le niveau de service offert. Notre processus offre une aide pertinente. Il permet de surmonter deux enjeux, fréquents lors de la gestion des capacités : la complexité des systèmes IT et la prise en compte de l’activité métier. Situant ces travaux dans le cadre du référentiel ITIL, l’application du processus permet de constituer des modèles prédictifs, mettant en relation l’activité des serveurs informatiques et l’activité industrielle. Cette application permet aussi de contrôler dynamiquement la validité des modèles, ainsi que l’activité quotidienne du SI. Nos travaux formalisent quantitativement des connaissances, en favorisent l’utilisation dans les processus décisionnels, et en assurent l’évolution dans le temps. Nos recherches posent des fondations pour un plus large recours plus à l’exploitation des données issues des systèmes de production, dans le cadre du développement de systèmes de support à la décision et de perspectives Big Data. / A proper analysis of industrial data can provide material for decision making. The research work presented deals with the question: how can one convert raw data into useable information, to contribute to the knowledge management of an organization and improve its dynamic decision making? A decision-aid process is proposed. It implies actors of the organization and use of formal methods. Firstly, it analyses and formalizes decisional problems. Then, it develops an appropriate decision-aid on the basis of statistics. Our methodology is applied to a specific issue: capacity management of IT of a STMicroelectronics plant. This application raises a decision issue: managers have to ensure the right balance between infrastructure cost and service level offered. We demonstrate that the process may provide relevant support. This negates two managerial dilemmas, usually encountered when managing capacity: complexity of IT systems and incorporation of the business activity. Our application has been developed in the scope of the ITIL framework. It will be shown how the process builds predictive models, which link the activity of hardware servers to the industrial activity. Methods are also proposed, to monitor daily the quality of these models, as well as the overall activity of the IS. This work helps at formalizing quantitatively organizational knowledge, facilitating its use in decisional processes, but also ensuring its positive change over time. We hope this research is laying some foundations for a broader exploitation of the data stored in modern manufacturing systems, through future development of decision-support systems and Big Data initiatives.

Afin de répondre à la problématique de la régulation multi-objectif et multi-mode des carrefours à feux, nous proposons trois modèles de programmation linéaire mixte en nombres entiers constituant les moteurs d'un système de régulation pleinement adaptatif, ainsi que deux procédures interactives d'optimisation multi-objectif permettant d'adapter itérativement une “politique de régulation” à la situation de trafic. Les critères pris en compte, tous à minimiser, sont le temps d'attente et le nombre d'arrêts des véhicules particuliers, et un critère dédié aux transports en commun permettant de fixer un temps d'attente souhaité pour chaque bus. Des expérimentations ont montré qu'un des trois modèles, dit hybride, se démarque positivement des deux autres. Ce modèle a alors été mis en œuvre avec une des deux procédures interactives, permettant de contrôler un trafic simulé sur une période d'une heure dans différents scénarios types, et comparé à un système de régulation semi-adaptatif. / In order to answer the multi-objective and multi-mode adaptive traffic control problem, we propose three models of mixed integer linear programming, usable with two multi-objective optimization interactive methods, allowing to adapt a “traffic control policy” iteratively to the current traffic situation. The considered criteria, all of them to be minimized, are the total waiting time and the number of stops for private vehicles and a criterion dedicated to public transports allowing to set a target waiting time for every bus. Experiments showed that one of the three models, called hybrid model, distinguishes itself positively from the others. This model was implemented with one of the two interactive methods, allowing to control a traffic simulated over one hour in different scenarios, and was compared to a semi-adaptive traffic control system.

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. / In a context of global changes, decline of biodiversity and increase of the urban population, the request of urban developers to integrate biodiversity into their practices is increasingly strong. My PhD thesis aimed to (1) make a review of the consideration of biodiversity in urban development, and (2) develop new tools to help developers to improve their practices. In the first part focused on biodiversity review, (1) we have expressed some doubts about the relevance of the use of current green roofs as possible integrated element of an ecological network; (2) The study of environmental measures implemented in 54 European eco-districts (mainly in France) showed that designers appeared to focus primarily on environmental benefits in terms of energy, transport, waste, water, and more rarely on biodiversity conservation; (3) LCA (life cycle analysis), a tool commonly used by developers to calculate the environmental impacts of a product (a green roof , a building or a district) integrates badly biodiversity in its calculations, and its use to compare different green elements could standardize practices which lead to an homogenization of biodiversity associated with the deterioration of ecosystem functioning. To help developers to better consider biodiversity in their practices, we have firstly contributed to the improvement of the tool «Profil-Biodiversité» created by Frank Derrien, and secondly, we have developed our own tool (BioDi(v)Strict) based on the diversity of habitats and the presence of four groups of bioindicator species to better reflect the ecological dynamic of a site. Both tools have been applied on a pilot site: the Cité Descartes (in Noisy-le- Grand and Champs-sur‐Marne). Finally, in order to let emerging a collective biodiversity awareness for the different local actors, we have developed a tool (NewDistrict) based on a multi‐agent system (MAS) model combined with a role-playing game constructed in a context of urban sprawl.

Il ne passe pas une semaine sans que l'on entende les termes « crise », « catastrophe » ou « désastre ». Ces notions font donc maintenant partie de notre quotidien, mais connaît- n vraiment leur signification. Sait-on réagir face à ces situations, et surtout comment peut- n être sûrs de les résoudre de la façon la plus performante possible ? Ces interrogations sont le point de départ de ce travail. En effet, nos recherches ont consisté à mettre en œuvre une méthode pour aider les acteurs d'une crise à mieux contrôler la réponse à apporter pour la résoudre. Lors de la survenu d'une crise, quelle qu'elle soit, le système est déstabilisé, il faut donc réagir vite afin de revenir à une situation stable. Or, actuellement les décideurs ne disposent pas de suffisamment d'éléments (1) pour prendre des décisions sereinement et (2) pour suivre l'impact de leur décision. C'est pour pallier ce manque que nous avons développé une méthode d'évaluation de performance qui permet aux décideurs de suivre et d'évaluer, selon les critères qu'ils ont définis, de façon précise le déroulement de la réponse à la crise. Ainsi les décideurs peuvent réagir, c'est-à-dire prendre une décision a posteriori, lorsqu'ils découvrent un problème dans la réponse et également anticiper, c'est-à-dire, prendre une décision a priori avant même que le problème ait lieu, en se fondant sur des prévisions renseignant sur l'état futur de la crise. Ces travaux ont un intérêt d'un point de vue académique étant donné qu'ils se positionnent sur une problématique en plein essor dans la recherche et d'un point de vue opérationnel car la méthode mise en oeuvre répond à un réel besoin émis par des acteurs de la réponse aux crises. De plus, comme le montre le dernier chapitre, nos travaux sont déjà applicables. Ce sujet est donc utile à tous, puisque chacun peut être victime d'une crise et en particulier aux acteurs de la gestion de crise qui y sont confrontés quotidiennement. / During a crisis, the main goal for decision-makers consists in restoring a stabilized nominal mode. The stakeholders face considerable pressure and drastic constraints in response time and coordination. This study proposes a method to support these stakeholders in making responsive and accurate decisions while carrying out a performance evaluation of the activities run during the crisis response process. This method is composed of four steps: (1) characterization of the crisis response system, (2) selection of system components to evaluate in priority, (3) determination of performance dimensions to consider and (4) creation of indicators. Currently, performance evaluation is only used subsequent to a crisis, due to difficulties in gathering and aggregating information into trustable performance indicators. This paper proposes a method to obtain a relevant and dynamic decision-support system. Decision-makers will use it to resolve the crisis based on performance evaluation, in addition to the essential experience they undergo. A case study of crisis management within the French Red Cross non-governmental organization is developed, through a web-based prototype, in order to explain how performance indicators can both support crisis response management and also improve the collaboration of stakeholders.

Cette thèse réalisée dans le domaine du génie industriel traite de l’élaboration d’une méthode d’évaluation des impacts potentiels comme moyen d’aide à la décision dans les phases amont de la conception d’un projet de changement technico-organisationnel. Ce travail a été réalisé dans le cadre d’un projet de recherche technologique et de développement (RT&D) européen intitulé SMMART (System for Mobile Maintenance Accessible on Real Time) et intègre les constructeurs d’équipement d’origine (OEM) de l’industrie du transport aérospatial, routier et maritime. L’étude des transformations des pratiques de maintenance et l’accompagnement du changement constituait notre terrain de recherche. Notre cas d’étude a été réalisé au sein du motoriste Turbomeca appartenant au groupe Safran dont le besoin concernait les possibilités d’anticipation des transformations potentielles issues du projet de recherche européen. Pour répondre à cette demande industrielle nous avons élaboré une méthode collaborative d’anticipation des transformations potentielles structurée en trois phases : exploratoire, spécification des impacts opérationnels et l’analyse de convergence. Nos résultats démontrent que notre méthode en trois paliers évolutifs permet l’analyse de la vision partagée des impacts potentiels des communautés d’acteurs de maintenance et l’anticipation des changements potentiels / This thesis developed in the field of industrial engineering deals with the elaboration of a potential impact evaluation method as a mean of decision making support in the early phases of technical & organisational change project design. This work was undertaken within a European technological research and development project entitled SMMART (System for Mobile Maintenance Accessible on Real Time). It integrates original engine manufactures (OEM) from road, marine and aeronautic industry. The study of the maintenance practice transformations and the related change management represents our research investigation field. Our case study was based on an engine manufacturer needs belonging to the Safran group, named Turbomeca. Its needs were related to the anticipation capabilities of the potential change generated by the European project. To answer to that industrial demand we have elaborated a collaborative potential change anticipation method structured in three phases: exploratory, impacts specification and convergence analysis. Our results demonstrate that the applied three evolutive phases method allows the analysis of the community of maintenance actors shared vision of potential impacts and the anticipation of potential change

Ce travail a pour objectif le développement d’une méthodologie de conception de procédés éco-efficaces, avec prise en compte simultanée de considérations écologiques et économiques lors de la phase de conception préliminaire de procédés chimiques. L’aspect environnemental est quantifié à travers l’utilisation d’un ensemble d’indicateurs selon les lignes directrices de concepts de développement durable. Le cadre conceptuel est basé sur une modélisation du procédé et de l’unité de production d’utilités, car l’impact environnemental d’un procédé est lié non seulement aux effluents directs du procédé, mais également à la consommation énergétique, l’effet du recyclage, de la conversion des matières premières … Dans ce but, le logiciel d’aide à la décision ARIANETM dédié à la gestion des utilités des unités de production (vapeur, électricité, eau …) et des effluents (CO2, SO2, NOx, etc..) a été couplé au modèle d’un procédé pour déterminer les besoins en énergies primaires et quantifier les émissions polluantes. Ces modèles ont ensuite été intégrés au sein d’une boucle d’optimisation multiobjectif, basée sur une variante d’un algorithme génétique multiobjectif de type NSGA-II (Non Sorted Genetic Algorithm). Le compromis entre les objectifs économiques et écologiques est illustré à travers la génération de fronts de Pareto. La sélection des meilleures solutions parmi cet ensemble est effectuée par utilisation de techniques d’analyse multicritère. L’exemple test bien connu du procédé de production de benzène par hydrodésalkylation du toluène (HDA) est revisité ici dans un mode multiobjectif pour illustrer l’utilité de l’approche pour trouver des solutions de conception économiques et écologiques. / This study aims at the development of a design methodology for eco-efficient processes, meaning that ecological and economic considerations are taken into account simultaneously at the preliminary design phase of chemical processes. The environmental aspect is quantified by using of a set of indicators following the guidelines of sustainability concepts. The design framework is based on a modelling approach considering both process and utility production units, since the environmental impact of a chemical process not only contains the material involved in the process but also the energy consumption, the effect of flow recycle, material conversion and so on... For this purpose, a decision support tool dedicated to the management of plant utilities (steam, electricity, water...) and pollutants (CO2, SO2, NOx, etc..), (ARIANETM package) was coupled to process modelling and used here both to compute the primary energy requirements of the process and to quantify its pollutant emissions. Both models were thus integrated in an outer multiobjective optimization loop, based on a variant of the so-called NSGA-II (Non Sorted Genetic Algorithm) multiobjective genetic algorithm. The trade-off between economic and environmental objectives is illustrated through the generation of Pareto fronts. The selection of the best design alternatives is performed through the use of multicriteria analysis. The well-known benchmark process for hydrodealkylation (HDA) of toluene to produce benzene, revisited here in a multi-objective mode, is used to illustrate the usefulness of the approach in finding environmentally friendly and cost-effective designs.