Le contexte incertain des marchés actuels a contribué au développement des systèmes manufacturiers, donnant lieu à des systèmes ayant des principes et des fonctionnalités multiples, qui essayent de répondre aux exigences changeantes. Les systèmes manufacturiers reconfigurables (RMS) constituent une classe des systèmes où les machines, les composants des machines ainsi que le système de manutention peuvent être ajoutés, modifiés, supprimés ou échangés selon les besoins de la production. Un RMS combine le haut débit des systèmes manufacturiers dédiés avec la flexibilité des systèmes flexibles. Le principal composant d'un RMS est la machine reconfigurable (RMT) qui possède une structure qui permet sa reconfiguration. Nous consacrons ce travail au problème de génération des plannings de fabrication dans un RMS, en exploitant au mieux les hauts degrés de reconfigurabilité des RMTs pour proposer des plannings efficaces. Trois problèmes liés à la fonction de génération des plannings de fabrication sont considérés : (1) la génération des process plans dans un cas unitaire où nous avons adaptés des techniques d'optimisation multicritère (NSGA-II et AMOSA), (2) la génération des process plans dans le cas multiunité où une optimisation basée sur la simulation a été adaptée, et (3) l'intégration des fonctions de génération des process plans avec l'ordonnancement où nous avons développé une nouvelle heuristique permettant d'effectuer cette intégration Toutes les approches proposées ont été validées par des expériences numériques, démontrant leur applicabilité et efficacité / The uncertain context of current markets has contributed to the development of manufacturing systems, resulting in systems with different features and principles, trying to meet the changing market demands. Reconfigurable manufacturing system (RMS) is a recent class of systems where machines, machine components and the handling system can be added, modified, deleted or exchanged according to the production needs. RMS combines the high throughput of dedicated manufacturing systems with the customizability of flexible systems. The main component of an RMS is the reconfigurable machine (RMT: Reconfigurable Machine Tool) which has a structure that allows reconfiguration. We focus in this work on CAPP (Computer-Aided Process Planning) to generate effective the process plans in an RMS that take advantage of the high degree of RMT reconfigurability Three problems associated with the function process planning are discussed: (1) the generation of process plans for a single-unit case, where we adapted multi-criteria optimization techniques (NSGA-II, AMOSA) (2) the generation of process plans in the multi-unit case, where we developed simulation based optimization technique, and (3) the integration of process planning and scheduling functions, where we developed a new heuristic aiming to achieve this integration. All the proposed approaches have been validated by numerical experiments, demonstrating their applicability and effectiveness

Les systèmes de reconnaissance automatique de la parole sont de plus en plus répandus et utilisés dans des conditions acoustiques très variées, par des locuteurs très différents. De ce fait, ces systèmes, généralement conçus en laboratoire, doivent être robustes afin de garder des performances optimales en situation réelle. Les travaux que nous avons effectués sont partis de l'idée que si les systèmes de reconnaissance étaient capables de s'auto-modifier dans le temps, afin de s'adapter aux changements de leurs environnements acoustiques, ils pourraient être beaucoup plus robustes. En effet, les organismes vivants ont montré à la fois des capacités à sélectionner les informations utiles et à modifier leur traitement en vue de survivre dans leur environnement. Dans un premier temps, nous avons cherché à adapter le système de reconnaissance lui-même aux différents environnements. Nous avons étudié les capacités du système à s'adapter aux changements de conditions acoustiques, à l'aide d'une approche locale (par rétro-propagation du gradient) et d'une approche globale (par algorithmes évolutionnaires), en vue de trouver un système optimal. Dans un second temps, nous nous sommes placée dans le cadre du traitement des données en entrée du système. Partant d'une base de projection issue d'une analyse en composantes principales, nous avons cherché à trouver à l'aide des algorithmes évolutionnaires une base de projection adaptée à chaque environnement rencontré et permettant de retrouver les conditions acoustiques connues du système. Nous avons mis en place une plate-forme de simulation permettant de faire évoluer des populations de systèmes de reconnaissance. Les résultats obtenus montrent qu'en moyenne l'hybridation des algorithmes évolutionnaires et des techniques de reconnaissance classiques améliore sensiblement, et de manière stable, les performances du système de reconnaissance, et ceci dans les deux types d'hybridation que nous avons testés.

L'objet de cette thèse est la mise en place d'une méthodologie pour la conception préliminaire orientée tâche de manipulateurs mobiles. Elle s'appuie en l'occurence sur les algorithmes évolutionnaires pour effectuer la synthèse de chaînes cinématiques et d'entrées de commande. La méthodologie met donc en oeuvre plusieurs niveaux d'optimisation orientée tâche :<br /><br />- recherche d'une configuration initiale d'un robot, avec minimisation de l'erreur en position de l'effecteur du manipulateur mobile à la position initiale désirée et de la direction réelle avec la direction désirée, évitement d'obstacles<br />- génération de consignes avec minimisation de<br />l'erreur en position de l'effecteur à la trajectoire désirée, évitement d'obstacles et minimisation de la distance à parcourir jusqu'à la position finale désirée<br />- élimination préliminaire des structures cinématiques non adaptées localement aux contraintes de la tâche, avec prise en compte des obstacles, respect des contraintes de structure et minimisation de la masse des robots<br /><br />La sélection finale d'une solution structurelle est alors<br />essentiellement basée sur ses performances dans la réalisation de la tâche. Les différents aspects de la méthodologie sont détaillés et analysés par les résultats de simulation dont la pertinence de l'approche est extraite. Les avantages liés à l'utilisation des algorithmes évolutionnaires et aux adaptations développées dans ce manuscrit, ainsi que leurs limites, sont synthétisés en fin de document.

Partant d'une étude de méthodes algorithmiques de création artistique automatique, nos travaux s'intéressent à des adaptations de ces méthodes pour proposer des formes de création artistique accessibles centrées sur la musique et le dessin par ordinateur. Le développement d'outils informatiques accessibles impose certaines contraintes. Elles servent de cadre au développement de deux outils qui illustrent la mise en œuvre de ces contraintes, associées à l'adaptation de systèmes de production artistique automatique, notamment basés sur des algorithmes de colonie de fourmis artificielles. Le premier programme est un instrument de musique virtuel permettant au plus grand nombre de jouer de la musique, et fournissant un accompagnement automatique. Le second est un atelier de dessin où des outils basés sur des méthodes génératives offrent un résultat complexe à partir d'actions très simples. Cette thèse détaille le développement de ces deux programmes ainsi que leur évaluation, sur le terrain, à la rencontre d'utilisateurs réels. / Starting from a survey of algorithmic methods for automatic artistic creation, our works deals with adaptations of these methods to provide accessible art creation forms, focusing on music and computer drawing.the development of accessible computer software requires some constraints. Following these constraints and using adapted automatic art production systems, notably based on artificial ant colony algorithms, we developed two computer programs.The first one is a virtual music instrument, allowing most people to play music and providing and automatic accompaniment.The second one is a drawing workshop with generative methods-based tools provide complex results from simple actions.This PhD thesis details the development of this two programs and their evaluations, with real users meetings.

Ce travail est une contribution au développement des Algorithmes Evolutionnaires Multi-objectif. La hausse remarquable d'intérêt pour ces méthodes récentes constatée depuis la dernière décénie s'explique notamment par leur capacité de trouver une (bonne) approximation de l'ensemble des compromis de Pareto en un seul essai de l'algorithme, à la différence des approches traditionnelles pour l'optimisation multi-critère, qui ne trouvent qu'une solution-compromis à la fois (d'autant que cette solution dépend fortement du choix subjectif de certains paramètres). En effet, lors de la résolution des problèmes réels d'optimisation multi-critère, et en particulier, des problèmes de conception, il est souvent préférable de prendre la décision finale à partir des informations les plus complètes possibles, même si cela nécessite un effort de calcul supplémentaire. Dans cette thèse, deux problèmes de l'industrie automobile sont étudiés. Le premier concerne l'optimisation paramétrique de la forme d'un pare-choc de voiture, un problème a 10 objectifs issus de 3 domaines mécaniques: crash, acoustique et statique. Le second problème qui se pose lors du calibrage du moteur diesel Common Rail (rampe commune) consiste à minimiser la consommation spécifique du carburant ainsi que le bruit de la combustion tout en respectant les normes européennes de fonctionnement en terme de nuisances à l'environnement. Une tendance remarquable des Algorithmes Evolutionnaires est que ces méthodes pénètrent" aujourd'hui dans de nombreux nouveaux domaines d'application malgré l'absence de bases théoriques (notamment, de preuves de convergence) aussi solides que celles qu'on peut trouver pour des approches alternatives. Inspirée par cette observation, la motivation principale de ce travail était de contribuer au développement des Algorithmes Evolutionnaires Multi-objectif de façon à rendre leur application aux problèmes réels la plus efficace possible. Ainsi, une contribution originale de cette thèse consiste à répondre à un manque criant dans ce domaine, le manque de critère d'arrêt plus fin qu'une simple borne sur le nombre d'itérations. Le critère d'arrêt proposé dans ce travail est destiné à optimiser le rapport entre la qualité des solutions et le coût de calcul: dans la pratique c'est ce compromis qui est le plus souvent recherché. De même, un nouvel opérateur de croisement basé sur la relation de la dominance de Pareto est proposé et nous montrons l'accélération de la progression vers la surface des compromis optimaux qu'il apporte.

Cette thèse traite de l'utilisation des algorithmes évolutionnaires (AE) pour résoudre des problèmes de satisfaction de contrainte (CSP) en domaines finis sans spécialisation ni hybridation particulière. Après avoir présenté les CSP et les méthodes couramment utilisées pour les résoudre (chapitres 1 et 2), nous présentons le paradigme évolutionnaire et ses applications (chapitres 3 et 4). Ensuite, nous proposons une comparaison entre les méthodes de recherche arborescente et les métaheuristiques sur des coloriages de graphe sur-contraints, dans un contexte de réglage des paramètres minimal (chapitre 5). Nous étudions le paysage de recherche pour comprendre les raisons des différences d'efficacité des méthodes. Enfin, nous proposons de nouveaux opérateurs génétiques (croisement, mutation, diversification) dont le paramétrage est moins fastidieux qu'avec les opérateurs classiques (chapitre 6). Nous concluons sur l'intérêt d'exploration des réseaux de neutralité.

L'augmentation de la contribution des énergies renouvelables (solaire ou éolien) et une évolution majeure du parc électrique français et s'inscrit dans le cadre de la transition énergétique. Il est prévu que la part de ces énergies dans le mix passe de 6% actuellement à 30% d'ici à 2030. Cette augmentation en revanche laisse entrevoir d'importants déséquilibres entre l'offre et la demande, et les autres moyens de production, l'énergie nucléaire en tête, devront donc s'adapter. Ce travail vise à augmenter la disponibilité de suivi de charge des centrales, en améliorant leur pilotage durant tout le cycle d'exploitation. Parmi l'ensemble des réacteurs du parc nucléaire français, les réacteurs à eau pressurisées d'une puissance électrique de $1300$ MW sont choisis en raison de leur capacité de suivi de charge déjà accrue. Dans un premier temps, un modèle multi-physique et de type simulateur de la centrale est développé, permettant de prendre en arguments les paramètres principaux des barres de commande, et permettant de déterminer en quelques dizaines de minutes de calcul, les critères d'intérêt dont le premier est en lien avec le diagramme de pilotage et le second avec le volume d'effluents. Le problème d'optimisation est alors résolu grâce à des algorithmes évolutionnaires parallèles asynchronesde type maître-esclave, et les mode de pilotage obtenus sont commentés. / The increase of the renewable energies contribution (as wind farms, solar energy) is a major issue in the actual context of energetic transition. The part of intermittent renewable energies is indeed forecast to be around 30% of the total production in 2030, against 6% today. On the other hand, their intermittent production may lead to an important imbalance between production and consumption. Consequently, the other ways of power production must adapt to those variations, especially nuclear energy which is the most important in France. This work aims at increasing the availability of thepower plants to load-follow, by optimizing their manageability all along their operation cycle. Among the French nuclear fleet, the pressurized water reactors(PWR) producing $1300$ electrical MW and operated in the "G" mode are considered as they show the higher capability to load-follow. In a first step, a multi-physics PWR model is designed taking as inputs the main parameters of the control rods, and computing in few minutes the criteria of interest whichare linked to the control diagram and to the effluents volume. The optimization problem which consists in minimizing those two values of interest is then solved thanks to a parallel asynchronous master-worker evolutionary algorithm. Finally, the efficient operating modes are discussed.

Le reformage autothermique, dans lequel une oxydation air carburant permet d’initier les réactions de formation d’hydrogène à partir de carburant et d’eau, semble une voie prometteuse pour la synthèse d’hydrogène à bord de navires. Son application au diesel, carburant majoritairement utilisé dans le secteur maritime, bien que moins bien connue académiquement que celle du méthane, permet une opérabilité du vaisseau sur l’ensemble du globe. Cependant les réacteurs associés sont particulièrement sujets au dépôt de carbone, néfaste pour leur durabilité, et requièrent alors une attention toute particulière au niveau des zones de mélange lors de leur conception. Dans les cas d’écoulements fortement tridimensionnels, une approche RANS couplée à un schéma cinétique décrivant les espèces gazeuses, est le plus souvent utilisée. Ce schéma consiste alors soit en un nombre succint de réactions empiriques, au risque de se montrer peu précis sur les niveaux de polluants, ou au contraire en des schémas d’une cinquantaine d’espèces issus de la réduction automatique de schémas complets, qui restent cependant trop lourds à utiliser lors d’une phase de conception. L’objectif de la thèse est alors de proposer une méthodologie pour décrire l’impact d’une géométrie sur les niveaux de polluants compatibles avec les outils habituellement utilisés dans le milieu industriel. Ainsi, la description du couplage chimie-écoulement est réalisée par le biais des logiciels Fluent R et de la suite Chemkin R de ANSYS R . Après une analyse de la chimie du reformage autothermique du diesel, une méthode de génération de schémas globaux d’une di-zaine d’espèces à partir d’un schéma détaillé est proposée. Elle est, par la suite appliquée avec succès à l’oxydation partielle du n-dodécane. Le schéma estalors utilisé dans la première simulation réactive de reformeur auto-thermique avec injection de diesel liquide réalisée à ce jour. Malgré les difficultés de validation dûes au manque de données experimentales et aux limitations des logiciels imposés, les résultats obtenus sont encourageants. / Autothermal reformers use fuel-air oxidation to ensure production of hydrogen from fuel and water on-board. The use of diesel instead of better-known methan, permits the ships to be refuelled all around the world. These systems show strong sensitivity to carbon deposit which reduces their lifetime. Good knowledge of the fuel air mixing is thus required. Academic description of such tridimensional systems usually relies on the application of a RANS simulation coupled with gaseous chemical kinetics mechanism. These mechanisms can then consist on a few empirical reactions, or at the opposite, on quite large schemes, with more than 50 species derived automatically from big detailled schemes. The resulting description is then not enough precise, or at the opposite too computationally expensive to be used during design process. This thesis thus aims to develop an industrial compatible methodology to describe the impact of design geometry on pollutant formation. ANSYS software such as Fluent and Chemkin are then used to perform the simulation. An original method of limited size mechanism derivation from larger chemical scheme is proposed. It is succesfully applied to the generation of a partial oxidation mechanism of n-dodecane, from the results of diesel reforming chemical analysis. The resulting scheme is then applied on theliquid injection diesel autoreformer reactive simulation. Even if validation difficulties result from the lack of experimental data and limitations of the softwares, it remains the first simulation of this kind in the litterature, to our knowledge. Promising results are obtained.

L'optimisation multidisciplinaire fait référence à la conception et l'optimisation de problèmes d'ingénierie nécessitant l'intervention simultanée d'au moins deux disciplines, chacune pouvant avoir plus d'un objectif à optimiser. Les méthodes usuelles n'abordent pas le cas où chaque discipline a un problème d'optimisation multiobjectif à résoudre. Des méthodes ont été récemment proposées, transformant le problème d'optimisation multidisciplinaire en un problème d'optimisation multiobjectif. Ces méthodes reposent sur des algorithmes évolutionnaires multiobjectifs. Cependant, l'ensemble des solutions obtenues ne reflète pas les préférences disciplinaires : des solutions peuvent être globalement efficaces alors qu'elles sont localement dominées. En nous basant sur les propriétés des relations d'ordre, nous proposons quatre définitions de compromis qui tiennent compte du regroupement des objectifs en disciplines. Les propriétés théoriques de ces compromis sont étudiées, et notamment leur capacité à converger vers l'ensemble de solutions attendues, lorsqu'ils sont utilisés avec des algorithmes évolutionnaires. Ces compromis sont intégrés dans un algorithme évolutionnaire multiobjectif. Des analyses expérimentales de cet algorithme sur les quatre compromis proposés sont effectuées. Elles confirment les prédictions théoriques et montrent la pertinence des solutions obtenues.

Dans le contexte actuel de compétitivité des marchés, la maîtrise et l'optimisation des processus de conception et de planification sont nécessaires pour garantir, d'une part la fiabilité et la qualité des produits systèmes ou services conçus et, d'autre part, le cycle de développement et les coûts. Ce constat impose de développer et d'améliorer les méthodes, modèles, techniques et outils relatifs aux processus de conception et de gestion ou de planification. Les travaux présentés dans cette thèse s'inscrivent dans ce contexte et proposent de mettre en relation ou encore de faire intéragir la configuration de produit avec la planification du projet de réalisation. Le but de ces travaux est d'apporter une aide à la décision pour le couplage de la configuration de produit et de la planification du projet associé, en exploitant deux outils issus de l'Intelligence Artificielle : les approches par contraintes et les algorithmes évolutionnaires. Cette aide à la décision est présentée en deux parties. La première partie décrit l'utilisation des approches par contraintes afin de permettre au décideur de configurer son produit et son projet de réalisation de manière simultanée et interactive. Pour ce faire, les techniques de propagation et de filtrage des contraintes sont exploitées spécifiquement. La deuxième partie s'intéresse à l'exploitation des algorithmes évolutionnaires pour optimiser l'espace de solutions selon les critères coût et délai afin de présenter au décideur, un ensemble réduit de solutions optimisées. Un algorithme SPEA2 modifié en intégrant des méthodes de filtrage dans ses opérateurs de parcours de l'espace de recherche y est présenté. Toutes nos propositions sont illustrées sur un exemple d'avion de tourisme et d'affaire. / In the actual context of market the control and optimization of design processes are essential to ensure on the one hand, the reliability and quality of products, on the other hand the development time and costs. This phenomenon involves the constant development of methodologies, in order to improve the diversity and quality of the product and at the same time to shorten their development time and decrease their cost The work presented in this thesis fits into this context and propose to associate products configuration and production process planning. The aim of this work is to provide decision support for the coupling of onfiguration products and the associate production process leveraging two tools of Artificial Intelligence : constraints approaches and evolutionary algorithms. This decision support is presented in two parts. The first part decribes the use of constraints approaches to allow decison-maker to configure product and its production process simultaneously and interactively. For this aim, propagation and filtring techniques are exploited specifically. The second part deals with the use of evolutionary algorithms to optimize the space solutions according to time and cost criteria in order to provide a small set of optimized solutions to the decision-maker. SPEA2 algorithm modified by incorporating filtering methods in its evolutionary operators. All our proposals ara illustrated on an exemple of light aitcraft.