Cette thèse porte sur l analyse et l'optimisation de l'exploitation de systèmes de production évoluant dans un environnement incertain. Cette incertitude relève en même temps de facteurs liés à la fiabilité et à la maintenabilité de ces systèmes, aux quantités à produire et à stocker, et aux rejets dus à la non-conformité des produits reliée à l état de dégradation des systèmes. De nouvelles stratégies conjointes de maintenance-production-qualité sont proposées. Ces stratégies établissent, selon chacune des situations considérées, les meilleurs compromis concernant simultanément deux ou trois variables de décision telles que¡: la taille des lots à produire, la taille des stocks tampons, la périodicité du contrôle de la qualité, le seuil de taux de non-conformité servant de déclencheur d actions de maintenance à entreprendre sur les systèmes considérés. Pour chacune de ces stratégies intégrées, des approches de modélisation analytique combinées dans certains cas à la simulation sont adoptées. Des algorithmes de calcul des valeurs optimales des variables de décision sont également développés pour chaque stratégie. Enfin, des analyses de sensibilité sont menées pour établir l influence de certains paramètres techniques et économiques sur les solutions optimales obtenues. / We treat in this thesis the integration problem between the various components of the industrial magnagement which are maintenance (preventive maintenance, corrective maintenance, etc...), production (quantities to produce, stockpile size, etc...) And quality (rejection rate, non-compliances, etc...). To develop such integrated models production-maintenance -Quality, two complementary approaches are adopted, the first is based on mathematical modelling and the second one uses simulation. As a first step, we propose to solve malthematically the problem od dimensioning the size to be produced for a production system that can randomly move to an out of control statue and produce non-conforming units. The system is subjected to an age preventive maintenance policy. Once the transistiion to the state out of control is detected , a restouration of the system is planned for L time units later. A mathematical model was developed to determine the quantity Q of economic production and the age T for preventive maintenance. In a second step, we have developed a joint policy of preventive maintenance and quality control for a production system that can generate conforming and nonconforming units. For the modelling of these strategies, we used two different approaches : the first uses only analytical tool and the second uses the analytical tools and simulation. Each of the strategies proposed is based on a predictive maintenance policy. According to the rate of nonconforming units generared by the machine, one decides on the modelling of these strategies, suppose thar after having undergonemaintenance actions ( preventive maintenance or revivsion), the systeme returned to its original condition (AS GOOD AS NEW), In another approach based on simulation, we propose to relax this assumption and assume that the system returned to its original state only after the overhaul actions. After having undergone the preventive maintenance actions, the systems is in a state between i its initial state just before the stop (between AS GOOD AS NEW and AS BAD AS OLD).

Se donnant un mécanisme de branchement critique ou sous-critique, on définit une procédure d’élagage de l’arbre aléatoire continu de Lévy associé. Cette procédure d’élagage est définie en plaçant des marques sur l’arbre grâce `a des techniques de serpent de Lévy. On démontre alors que le sous-arbre obtenu après élagage est encore un arbre aléatoire continu de Lévy. Ce résultat est démontré en utilisant une propriété de Markov spéciale et un problème de martingale pour les processus d’exploration. On construit ensuite, par couplage, une autre procédure d’élagage qui définit un processus de fragmentation sur l’arbre. On calcule la famille de mesures de dislocation associée à cette fragmentation. Dans un deuxième travail, on considère une diffusion aléatoire dans un milieu Lévy stable. On montre que le processus des temps locaux renormalisé et recentré au minimum de la vallée standard de hauteur log t, converge en loi vers une fonctionnelle de deux processus de Lévy conditionnés `a rester positifs indépendants. Pour démontrer ce résultat, on montre que la loi de la vallée standard est proche de celle de deux processus de Lévy conditionnés à rester positifs concaténés en 0. On obtient également la loi limite du supremum du temps local renormalisé. / Given a general critical or sub-critical branching mechanism, we define a pruning procedure of the associated Lévy continuum random tree. This pruning procedure is defined by adding some marks on the tree, using Lévy snake techniques. We then prove that the resulting sub-tree after pruning is still a Lévy continuum random tree. This last result is proved using the exploration process that codes the CRT, a special Markov property and martingale problems for exploration processes. We then construct, by coupling, an another pruning procedure which define a fragmentation process on the tree. We compute the family of dislocation measures associated with this fragmentation. In a second work, we consider a one-dimensional diffusion in a stable Lévy environment. We show that the normalized local time process refocused at the bottom of the standard valley with height log t converges in law to a functional of two independent Lévy processes conditioned to stay positive. To prove this result, we show that the law of the standard valley is close to a two-sided Lévy process conditioned to stay positive. We also obtain the limit law of the supremum of the normalized local time.

Les marches aléatoires en milieux aléatoires constituent un modèle permettant de décrire des phénomènes de diffusion en milieux inhomogènes, possédant des propriétés de régularité à grande échelle. La thèse comportent 6 chapitres. Les trois premiers sont introductifs : le chapitre 1 est une courte introduction générale, le chapitre 2 donne une présentation des modèles considérés par la suite et le chapitre 3 un bref aperçu des résultats obtenus. Les preuves sont renvoyées aux chapitres 4, 5 et 6. Le contenu du chapitre 4 porte sur les théorèmes limites pour une marche aléatoire avec biais sur un arbre de Galton-Watson avec des feuilles dans un régime transient sous-balistique. Le chapitre 5 porte sur le comportement de la vitesse d'une marche aléatoire avec biais sur un amas de percolation quand le paramètre de percolation se rapproche de 1. Un développement asymptotique de la vitesse en fonction du paramètre de percolation est obtenu. On en déduit que la vitesse est croissante en $p=1$. Finalement le chapitre 6 porte sur des estimées de déviations modérées pour une marche aléatoire en milieu aléatoire unidimensionnel.

Ce travail regroupe cinq articles et porte sur l'étude de certaines propriétés des diffusions en milieux aléatoires et des marches multi-excitées.<br /><br />Dans la première partie, nous considérons le modèle de la diffusion aléatoire dans un potentiel aléatoire ainsi que son analogue discret : la marche aléatoire en milieu aléatoire. On étudie, dans le cas récurrent, le comportement asymptotique presque sûr de ces processus lorsque le potentiel sous-jacent est dans le domaine d'attraction d'un processus stable. On caractérise ensuite les différents régimes de croissance d'une diffusion transiente lorsque son potentiel est un processus de Lévy sans sauts positifs. <br /><br />Dans la seconde partie, nous étudions le modèle récent de la marche multi-excitée. Nous établissons en particulier un critère permettant de déterminer si la vitesse asymptotique de la marche est strictement positive. Nous caractérisons de plus, dans le cas d'une vitesse nulle, tous les régimes de transiences possibles.

On appelle diffusion en milieu aléatoire la solution de l’équation différentielle stochastique suivante : dX(t) = dB(t) − 1/2 W’(X(t))dt où B est un mouvement brownien standard et W, le milieu, est un processus càd-làg qui n’est pas nécessairement dérivable (l’EDS précédente n’a alors qu’un sens formel). Schumacher [69] et Brox [17] ont montré que dans le cas où W est un mouvement brownien, la diffusion X a un comportement sous-diffusif et se localise au voisinage de certains points du milieu. Cette thèse est principalement consacrée à l’étude du comportement asymptotique du processus des temps locaux de X. Ce processus LX(t, x) représente le temps passé par X au point x avant le temps t. C’est donc un outil bien adapté pour étudier la localisation de la diffusion. On décrit ici la loi limite du temps local lorsque le milieu est un mouvement brownien standard ou plus généralement un processus de Lévy stable. On s’intéresse également au temps passé par la diffusion au voisinage des points les plus visités et au comportement asymptotique presque sûr du maximum du temps local. Dans la dernière partie de la thèse, on utilise le temps local d’une version discrète du modèle, pour obtenir des informations sur le milieu. Le but étant d’appliquer ce modèle au séquençage de l’ADN. / A diffusion in random environment is the solution of the following stochastic differential equation: dX(t) = dB(t) − 1/2 W’(X(t))dt where B is a standard Brownian motion and W a càd-làg process which is not necessarily differentiable (the previous SDE has then only a formal sense). Schumacher [69] and Brox [17] have shown that the diffusion X has a sub-diffusive behavior when W is also a standard Brownian motion. Moreover they point out a localization phenomena for X. This thesis is principally devoted to the description of the asymptotic behavior of the local time process of X. The local time LX(t, x) represents the time spent by X before t at point x. This is thereby a useful tool to study the localization of the diffusion. Here is described the limit law of the local time when the environment is a Brownian motion or more generally a stable Lévy process. We are also interested in the time spent by X in the neighborhood of the most visited points and in the almost sure asymptotic behavior of the maximum of the local time. In the last chapter of the thesis the notion of local time is used in a discrete version of the model to obtain informations on the environment. The goal is to apply this model to DNA sequencing.

Prenons en exemple une salle de classe composée d’un professeur et de nombreux élèves, lorsque trop d’élèves s’adressent en même temps au professeur ce dernier n’est plus en mesure de comprendre les paroles transmisses par les élèves. Cette illustration s’étend évidemment aux systèmes de communications sans fil (la 4G par exemple). Dans ces systèmes, les terminaux (les élèves par analogie) transmettent sur un canal, nommé canal en accès aléatoire, des messages qui sont potentiellement réceptionnés par la station de base (le professeur par analogie). Ces canaux ne sont habituellement pas surchargés car leur capacité (nombre de messages reçus par seconde) est tellement importante qu’il est très complexe de surcharger le canal. L’émergence de l’Internet des objets où des milliards de petits objets devraient être déployés partout dans le monde a changé la donne. Étant donné leur nombre et leur type de trafic, ces derniers peuvent surcharger les canaux en accès aléatoire. Ainsi, le sujet : « contrôle de charge des canaux en accès aléatoire » a connu un gain d’intérêts ces dernières années. Dans cette thèse nous avons développé des algorithmes de contrôle de charge permettant d’éviter qu’une station de base soit surchargée. Cela est très utile pour les opérateurs Télécoms, ils sont désormais certains qu’il y n’y aura pas de perte de service à cause de ces surcharges. Tous les principes développés dans cette thèse seront intégrés dans un futur proche aux produits IoT d’Airbus.

L'inférence statistique est un domaine complexe et en constante évolution. Ce mémoire traitera de l'inférence sur la fonction de densité d'une variable aléatoire. Nous partirons de plusieurs résultats connus et développerons une analyse de ces résultats dans le cadre paramétrique avec une approche bayésienne. Nous nous aventurerons aussi dans les problèmes avec espace paramétrique restreint. L'objectif du travail est de trouver les meilleurs estimateurs possibles considérant l'information a priori et l'observation de variables tirées d'une densité faisant intervenir le paramètre. Le chapitre 1 traitera de notions d'inférence bayésienne, de choix de perte évaluant la performance d'un estimateur et possédant des propriétés recherchées. Le chapitre 2 concernera l'estimation ponctuelle du paramètre. En particulier, nous aborderons l'estimateur de James-Stein et trouverons des conditions suffisantes pour la minimaxité et la dominance d'estimateurs en remarquant la forme particulière de ceux-ci. Une condition remontera même à la loi a priori utilisée. Le chapitre 3 établira des liens entre l'estimation ponctuelle et l'estimation par densité prédictive pour le cas multinormal. Des conditions seront aussi établies pour la minimaxité et la dominance. Nous comparerons nos estimateurs à l'estimateur de Bayes découlant d'une loi a priori non informative et démontrerons les résultats par des exemples. Le chapitre 4 considérera le problème dans un cadre plus général où le paramètre d'intérêt pourra être un paramètre de position ou d'échelle. Des liens entre ces deux problèmes seront énoncés et nous trouverons des conditions sur la famille de densités étudiée pour trouver des estimateurs minimax. Quelques exemples concluront cette section. Finalement, le chapitre 5 est l'intégrale de l'article déposé en collaboration avec Tatsuya Kubokawa, Éric Marchand et William E. Strawderman, concernant l'ensemble du problème étudié dans ce mémoire, à savoir l'estimation par densité prédictive dans un espace paramétrique restreint.

On appelle diffusion en milieu aléatoire la solution de l'équation différentielle stochastique suivante : dX(t) = dB(t) − 1/2 W'(X(t))dt où B est un mouvement brownien standard et W, le milieu, est un processus càd-làg qui n'est pas nécessairement dérivable (l'EDS précédente n'a alors qu'un sens formel). Schumacher [69] et Brox [17] ont montré que dans le cas où W est un mouvement brownien, la diffusion X a un comportement sous-diffusif et se localise au voisinage de certains points du milieu. Cette thèse est principalement consacrée à l'étude du comportement asymptotique du processus des temps locaux de X. Ce processus LX(t, x) représente le temps passé par X au point x avant le temps t. C'est donc un outil bien adapté pour étudier la localisation de la diffusion. On décrit ici la loi limite du temps local lorsque le milieu est un mouvement brownien standard ou plus généralement un processus de Lévy stable. On s'intéresse également au temps passé par la diffusion au voisinage des points les plus visités et au comportement asymptotique presque sûr du maximum du temps local. Dans la dernière partie de la thèse, on utilise le temps local d'une version discrète du modèle, pour obtenir des informations sur le milieu. Le but étant d'appliquer ce modèle au séquençage de l'ADN.

Dans la première partie de cette thèse, nous étudions un modèle de marche aléatoire centrifuge. Nous démontrons une loi du logarithme itéré pour sa norme, et nous obtenons la loi asymptotique des fluctuations de sa direction. Nous donnons ensuite un encadrement du taux de décroissance exponentielle de la probabilité qu'elle se trouve à l'instant n dans un compact fixé en montrant que la probabilité qu'une marche aléatoire centrée classique retourne dans un compact à l'instant n sans quitter un cône ne décroît pas à vitesse exponentielle. Dans la seconde partie, nous étudions le mouvement brownien de dimension quelconque, conditionné à rester dans un cône de révolution pendant une unité de temps, et nous en déduisons un principe d'invariance pour une marche aléatoire conditionnée à rester dans un cône. / In the first part of this thesis, we study a model of centrifugal random walk. We prove a Law of Iterated Logarithm for its norm, and find the asymptotic law of the fluctuations of its direction. We then give upper and lower bounds for the exponential decay of the probability that the centrifugal random walk visits a fixed compact set at time n; this is achieved by proving that the probability that a centered random walk visits a compact set at time n without having left a cone does not decrease exponentially. In the second part, we study the multidimensional Brownian motion conditioned to stay in a circular cone for a unit of time, and derive an Invariance Principle for a random walk conditioned to stay in a circular cone.

On étudie en combinatoire les objets munis d’une taille (la taille dans le cadre informatique peut se traduire par exemple par la mémoire occupée par l’objet). On appelle classe combinatoire un ensemble d’objets qui pour toute taille possède un nombre fini d’éléments. On peut par exemple considérer les textes régis par une certaine grammaire, dans ce cas la taille est le nombre de caractères, ou des arbres avec comme taille le nombre de noeuds. Une méthode naturelle pour décrire les classes, la méthode symbolique, consiste à décomposer les objets en sous-objets plus élémentaires à l’aide d’opérateurs (tels que l’union disjointe, le produit cartésien,...). On peut ensuite traduire ces décompositions sur des séries formelles. Le premier volet de résultats présentés dans cette thèse traite de la méthode symbolique et de son utilisation. On y présente des résultats asymptotiques sur des modèles d’arbres croissants issus de la théorie de la concurrence, puis une discussion sur comment décomposer certains opérateurs en réplications élémentaires. Le deuxième volet de résultats s’intéresse au sujet de la génération aléatoire uniforme d’objets dans une classe donnée. On montre tout d’abord comment générer des structures croissantes en adaptant les méthodes de génération récursive classiques aux opérateurs de produit croissant. On présente ensuite des résultats sur la génération de Boltzmann, avec une comparaison quantitative de deux méthodes, puis une extension permettant de conserver les propriétés d’uniformité de la génération en utilisant des approximations. / We study in combinatorics objects with a size (size in informatics setting can be the memory space used to represent an object). We call a combinatorial class a set of objects who for a given size have only a finite number of elements. We can for example look at text generated by a given grammar, with the number of characters as size, or trees with the number of nodes as size. A natural way of describing classes, the symbolic method, consists in decomposing objects in more elementary sub-objects with operators (disjoint union, cartesian product,...). Then we can translate theses decompositions to formal power series.The first batch of results in this thesis deals with the symbolic method and its usage. We present asymptotic results on models of increasing trees coming from concurrency theory, then we discuss on how to decompose some operators in elementary replications. The second batch of results deals with uniform random generation of objects in a given class. We first show how to generate increasing structures by adapting the recursive generation techniques to increasing product operators. Then we present two results on Boltzmann generation, with a quantitative comparison of two methods and with an extension allowing us to use approximatives values while retaining the uniformity of the generation.