Ce travail, réalisé dans le cadre d'un contrat CIFRE entre le groupe Volvo, le LAGIS et le LM2S, traite des problèmes de planification des tâches de maintenance sur des véhicules industriels. Le but est de proposer un service de planification de maintenance adaptée au véhicule spécifique avec un coût de maintenance optimisé.Pour un système multi-composant, deux ensembles de composants peuvent être définis suivant le type d'information disponible concernant leurs états: âge ou niveau de dégradation. Sur la base de ces deux ensembles, des dates optimales de maintenance pour chaque composant peuvent être obtenues en minimisant une fonction de coût qui tient compte des coûts préventif, correctif et d'inspection éventuelle et qui dépend de la probabilité de panne. Dans le cas des composants à maintenance basée sur l'âge, la fonction de probabilité de panne est fixée a priori ; dans le cas des composants à détérioration elle est recalculée à chaque inspection.Les opérations de maintenance sont ensuite regroupées sur un horizon roulant. Certaines opérations doivent être déplacées par rapport à leur date optimale ce qui entraîne l'ajout d'un coût de pénalité. Les regroupements sont effectués en tenant compte des coûts de logistique des arrêts de maintenance, des coûts de pénalité de chaque opération et d'un intervalle de temps minimal entre deux groupes de maintenances qui correspond au temps de préparation de maintenance. La planification est obtenue en maximisant la différence entre la somme des coûts des maintenances individuelles et le coût global en tenant compte des groupes de tâches de maintenance. Le planning de maintenance est remis à jour à la prochaine inspection. / This thesis deals with the maintenance operation scheduling issues of commercial vehicles. It is a CIFRE collaboration between the Volvo group, LAGIS and LM2S laboratories. The aim is to suggest a maintenance scheduling service adapted to the vehicle with an optimized maintenance cost.The vehicle is considered as a multi-component system. For each component, the optimal maintenance dates are computed using a maintenance cost function. This cost function depends on the preventive cost, the corrective cost and possibly the inspection cost, and also on the component failure probability function. In our system, two types of components are defined according to the available component state information : age or degradation level. The failure probability function is fixed a priori for the first component class while it is updated at each inspection for deteriorating and monitored components.The maintenance operations are grouped on a rolling horizon. Some operations must be shifted from their optimal maintenance dates, which implies a penalty cost. The maintenance scheduling depends on the set-up cost, the penalty cost of each operation, and a minimal time interval between two maintenance groups which represents the preparation time. The set-up costs depend on the number of maintenance stops. The saving cost is computed from the difference between the maintenance cost with individual operations and the maintenance cost with the defined operation groups. The developed algorithm provides the optimal maintenance planning according to the available degradation data and the operational constraints. Maintenance scheduling is updated at the next inspection date.

La conception basée composants est une nouvelle méthode de construction d'applications et de systèmes distribués. Cette conception par composition pose cependant plusieurs problèmes, dûs aux services non uniformes (dépendants d'un contexte) et aux liens dynamiques d'interconnexion entre les composants. Nous proposons un cadre formel pour la vérification compositionelle de tels systèmes. Nous définissons un langage de type d'interfaces comportementales, qui constitue un contrat comportemental pour le composant et son environnement. Le composant doit respecter ce contrat

Ce travail de thèse a consisté en une étude de la conversion catalytique du glycérol en acrylonitrile par une voie indirecte, c.à.d. via l’acroléine comme intermédiaire. Cette route implique d’abord une étape de déshydratation du glycérol en acroléine suivie par l’ammoxydation de l’acroléine obtenue en acrylonitrile en présence d’oxygène, d’ammoniac et d’eau sur un catalyseur oxyde mixte multi-composant. L’étape de déshydratation du glycérol ayant été déjà très étudiée, ce travail a été focalisé sur le développement de catalyseurs pour l’ammoxydation de l’acroléine en acrylonitrile en presence d’eau. Différents catalyseurs à base de Mo et de Bi ont était synthetisés et caracterisés par BET, DRX, UV-VIS, FT-IR, EDX, ICP et XPS. L’activité catalytique pour l’ammoxydation de l’acroléine a été mesurée dans un lit fixe en phase gaz. Finalement, les conditions opératoires de mise en oeuvre du meilleur catalyseur ont été optimisées par l’utilisation d’un plan d’expérience afin de maximiser le rendement en acrylonitrile. / The aim of this work is to study the conversion of glycerol to acrylonitrile through the indirect route via acrolein as an intermediate. In the indirect route, glycerol is first dehydrated to acrolein over an acidic catalyst and then the as-formed acrolein is ammoxidized to acrylonitrile over a multicomponent catalyst in the presence of oxygen and ammonia. The glycerol dehydration to acrolein process is widely studied and lot of research efforts have been devoted to the development of catalysts and process technologies. For the moment, the major problem remains the rapid catalyst deactivation. In this work we focused on the development of catalysts for the second step, namely the ammoxidation of acrolein to acrylonitrile in presence of water. Various multicomponent oxide catalysts were synthesized by a coprecipitation method. The corresponding catalysts were characterized by BET, XRD, UV-DRS, FTIR, EDX, ICP-OES and XPS techniques. Their activity in acrolein ammoxidation reaction was studied in a fixed bed reactor in the gaseous phase in presence of water. The effect of the addition of different elements in the catalyst composition on the catalyst performance is also studied. Furthermore, an optimization of the reaction parameters using a design of experiment has been carried out in order to obtain a high yield of acrylonitrile.

Th.--Génie chim.--Toulouse--I.N.P., 1979. N°: 39.

L’objectif du project FerroCOTS est de faire évoluer l’architecture de contrôle-commande ferroviaire embarqué des relais électriques vers des Composant-sur-Etagère (COTS) programmables, ici des cartes FPGA (Field-Programmable Gate Array en anglais). Toutefois, l'absence d’une méthode appropriée de spécification et vérification formelles est un obstacle important au développement d’une architecture de contrôle-commande à base de COTS. Dans cette thèse, nous proposons tout d'abord des techniques systématiques de raffinement des exigences brutes et qui permettent de transformer des exigences informelles en des spécifications formelles, tout en guidant et assistant le processus de raffinement et l'étape de formalisation. En l'occurrence, deux méthodes de raffinement des exigences ont été développées. Le cadre de formalisation choisi pour cette méthode de formalisation des exigences est la logique temporelle CTL*, qui est un sur-ensemble des logiques CTL (Computation Tree Logic en anglais) et LTL (Linear Time Logic en anglais). Ainsi, les exigences raffinées peuvent être formalisées à l'aide de CTL*. En outre, ces formules en CTL* offrent une base formelle pour la vérification et la validation du système. Puis, à partir des spécifications formelles exprimées sous forme de propriétés CTL*, nous présentons une méthode pour générer des scénarios de test à partir des formules CTL*. La méthode de test utilise le concept de « non-vacuité » pour générer des scénarios de test « Intelligents », qui soient capables de conduire la simulation à une réfutation d’une propriété pour que les bugs dans un système sous test peuvent être détectés. / The goal of the FerroCOTS project is to develop an architecture of embedded railway command/control systems from electrical relays towards programmable Commercial-Off-The-Shelf (COTS) components, here some high-speed Field-Programmable Gate Array (FPGA) digital devices. However, the lack of appropriate formal specification and verification means is a huge obstacle to develop a COTS based control/command architecture. In this thesis, firstly we propose systematic requirement refinement techniques to transform informal requirements into formal specifications, while guiding and assisting the refinement process and the formalization step. In this case, two requirement refinement methods have been developed. The formalization framework chosen for requirement formalization is the temporal logic CTL*, which is a superset of the logic Computation Tree Logic (CTL) and the Linear Time Logic (LTL). Thus, the refined requirements are formalized using CTL*. In addition, the obtained CTL* formulas provide a formal basis for system verification and validation. On the other hand, based on formal specifications expressed as CTL* properties, we present a method for generating test cases from CTL* formulas. The test method uses the concept of non-vacuity to generate “Intelligent” test benches that are capable of driving the simulation to a property refutation so that the bug of the system under test can be detected.

La qualité de service temporelle permet à l'utilisateur d'une application à composants d'estimer les propriétés extra-fonctionnelles l'application. Afin d'obtenir une estimation précise de la qualité, les informations de qualité de service temporelle doivent être présentes durant le processus de développement de l'application, de la spécification jusqu'à l'implantation. La contribution de cette thèse est la définition d'un processus de gestion de la qualité de service temporelle pendant le développement d'une application à composants. Nous nous intéressons dans un premier temps à l'introduction des informations temporelles lors de la spécification de l'application. Nous utilisons une approche à base de motifs pour intégrer le temps dans la spécification de l'application. Dans un second temps, nous fournissons un moniteur de qualité de service temporelle à partir de la spécification. Le moniteur s'assure, pendant l'exécution, que l'application respecte la qualité de service temporelle requise par la spécification. Finalement, nous décrivons notre outil /Thot/ implantant le processus de gestion de la qualité de service temporelle et nous l'utilisons sur un cas d'application.

Avec la multiplication des objets connectés, les systèmes multi-échelles sont de plus en plus répandus. Ces systèmes sont fortement répartis, hétérogènes, dynamiques et ouverts. Ils peuvent être composés de centaines de composants logiciels déployés sur des milliers d'appareils.Le déploiement est un processus complexe qui a pour objectif la mise à disposition puis le maintien en condition opérationnelle d'un système logiciel. Pour les systèmes multi-échelles, l'expression du plan de déploiement ainsi que la réalisation et la gestion du déploiement sont des tâches humainement impossibles du fait de l'hétérogénéité, de la dynamique, du nombre, mais aussi parce que le domaine de déploiement n'est pas forcément connu à l'avance. L'objectif de cette thèse est d'étudier et de proposer des solutions pour le déploiement de systèmes répartis multi-échelles. Nous proposons tout d'abord une mise à jour du vocabulaire relatif au déploiement, ainsi qu'un état de l'art sur le déploiement automatique des systèmes logiciels répartis. Le reste de la contribution réside dans la proposition : d'un processus complet pour le déploiement autonomique de systèmes multi-échelles ; d'un langage dédié (DSL), MuScADeL, qui simplifie la tâche du concepteur du déploiement et permet d'exprimer les propriétés de déploiement ainsi que des informations concernant la perception de l'état du domaine de déploiement ; d'un middleware, MuScADeM, qui assure la génération automatique d'un plan de déploiement en fonction de l'état du domaine, sa réalisation puis le maintien en condition opérationnelle du système. / Due to increased connected objects, multiscale systems are more and more widespread. Those systems are highly distributed, heterogeneous, dynamic and open. They can be composed of hundreds of software components deployed into thousands of devices. Deployment of software systems is a complex post-production process that consists in making software available for use and then keeping it operational. For multiscale systems, deployment plan expression just as deployment realization and management are tasks impossible for a human stakeholder because of heterogeneity, dynamics, number, and also because the deployment domain is not necessarily known in advance. The purpose of this thesis is to study and propose solutions for the deployment of distributed multiscale software systems. Firstly, we provide an up-to-date terminology and definitions related to software deployment, plus a state of the art on automatic deployment of distributed software systems. The rest of the contribution lies in the proposition of: a complete process for autonomic deployment of multiscale systems ; a domain specific language, MuScADeL, which simplifies the deployment conceptor task and allows the expression of deployment properties such as informations for the domain state probing ; and a middleware, MuScADeM, which insures the automatic generation of a deployment plan according the domain state, its realization and finally the maintenance in an operational condition of the system.

Les architectures distribuées des systèmes embarqués sont souvent décrites sous la forme de composants concurrents communiquant entre eux. De tels systèmes sont à la fois orientés flot de données pour leur description, et dirigés par le temps pour leur exécution. Cette thèse s’inscrit dans cette problématique et se concentre sur le contrôle de la compatibilité temporelle d’un ensemble de données interdépendantes utilisées par les composants du système. L’architecture d’un système modélisé par composants forme un graphe où plusieurs chemins peuvent relier deux composants, avec des caractéristiques temporelles hétérogènes, ce qui induit des temps de parcours disparates. Il est alors important que ces flots d’information soient assemblés de façon cohérente sur le composant destinataire, c’est-à-dire de telle manière que le composant utilise en entrée des données dépendant (directement ou indirectement) du même pas d’exécution du composant à l’origine de ces flots multiples. Dans un premier temps, ce principe d’association cohérente de données est identifié et formalisé. Une méthodologie est proposée afin de détecter, dans un graphe de composants, les configurations pouvant poser des problèmes d’association de données. Dans un deuxième temps, différentes approches sont détaillées afin de gérer l’association cohérente des données dans des systèmes périodiques sans supposer de propriétés strictes sur l’ordonnancement des composants. Dans les systèmes où les composants partagent la même période et où les communications intra-périodiques sont interdites, l’association des données est gérée par un mécanisme de files permettant de rééquilibrer les temps de parcours des données sur les différents chemins. Dans le cas où les composants sont de périodes diverses, un mécanisme d’estampillage des données est utilisé afin de mémoriser les dépendances entre données. Associé à l’utilisation de files, cet estampillage permet aux composants de sélectionner, à chacune de leurs phases d’activation, des ensembles de données cohérents choisis parmi les données à leur disposition. La notion d’association cohérente est ensuite relâchée, permettant une utilisation de données approximativement cohérentes. Des files filtrantes, n’enregistrant qu’une donnée sur un certain nombre de données reçues, permettent de réduire la taille des files nécessaires. Par ailleurs, du fait de la liberté du modèle d’exécution choisi, il existe des situations où il est impossible de garantir la vivacité de l’association cohérente des données. D’autre part, une architecture particulière peut générer des contraintes de cohérence conflictuelles et aboutir à une impossibilité de gestion de la cohérence. Pour terminer, les résultats de ces travaux sont appliqués sur le logiciel applicatif d’un satellite d’observation terrestre détectant des points chauds. / Distributed real time architecture of an embedded system is often described as a set of communicating components. Such a system is both data flow (for its description) and time-triggered (for its execution). This thesis fits in with these problematics and focuses on the control of the time compatibility of a set of interdependent data used by the components of the system. The architecture of a component-based system forms a graph of communicating components, where more than one path can link two components. These paths may have different timing characteristics, so information which transits on these paths takes various time to reach the final component. However, the flows of information need to be adequately matched, so that the final component uses inputs which all (directly or indirectly) depend on the same production step of the initial component. We call this property consistent data matching. The data matching property is defined and formalized. A methodology is proposed to detect, in a component graph, the architecture configurations that have to be analyzed. Several approaches are developed to manage data matching in periodic systems, without considering strict properties on the system scheduling. First, we consider systems composed by components sharing the same period and where intra-periodic communications are forbidden. Data matching is managed using queues that allows to balance the data transit times through the several paths. Then, we study systems where components have independent periods. Queues are also used and data timestamping is added to record data dependencies. Thus, a component is able, for each of its activation steps, to select consistent data sets according to data dependencies among the available input data. Data matching consistency is relaxed to allow the use of approximately consistent data sets. We use filtering queues which record only one data among a given number they receive. Their use allows to reduce the necessary queue size. Due to the loose execution model constraints, some situations exist where data matching liveliness is not guaranteed. Moreover, particular system architectures generate conflictual constraints and lead to an impossible data matching management. The thesis results are applied on the software of an earth observation satellite constellation, Fuego, which detects fires or eruptions.

Les plans d'expérience pour mélanges traitent des cas où les propriétés du mélange sont dépendantes uniquement des proportions de ses composants. Dans un systèmes de mélanges à deux niveaux chaque composant principal (CP) est lui-même un sous-mélange de composants secondaires (CS). Ces systèmes sont classés en: mélanges de type A: les proportions des CP sont fixées et celles des CS sont variables, mélanges de type B: les proportions des CP et des CS sont toutes variables. Afin d'analyser les deux types de mélanges on propose des modèles additifs. Ce type de modèles est bien adapté pour l'expérimentation avec de nombreux composants car le nombre de paramètres est très inférieur au nombre de paramètres des modèles multiplicatifs proposés dans la littérature. On construit des plans vérifiant deux hypothèses, l'une d'orthogonalité à l'intérieur de chaque groupe de CS et l'autre d'équilibre entre sous-mélanges de CS par couple de CP. Pour la classe des plans orthogonaux-équilibré (OE) on déduit l'optimalité uniforme des plans composés de sous-mélanges purs. L'identification entre les plans orthogonaux factoriels et les corps purs permet d'obtenir des plans de taille restreinte pour certaines configurations de mélanges. L'identification entre les sous-mélanges purs et les expériences axiales est aussi établie, ceci donne une méthode pour la construction de plans OE où les proportions des CS et celles des CP sont non nulles. La modélisation conjointe de mélanges et facteurs externes est aussi considérée en utilisant des polynômes d'ordre un et des fractions orthogonales construites à partir d'un plan factoriel composé du rassemblement de CS, CP et facteur externe.

Dans le contexte de l'amélioration de la compacité des alimentations d'électronique de puissance, l'intégration des composants passifs constitue l'un des principaux leviers pour atteindre des niveaux de miniaturisation conséquents. Dans ce cadre, différents travaux ont déjà été engagés de part le monde. Les travaux présentés dans ce mémoire concernent la réduction des volumes des composants passifs, inductance - transformateur – condensateur, indispensables à toute structure d'électronique de puissance, en mariant ces trois éléments en un seul et unique appelé composant « LCT ». L'adaptabilité de cette association dépend en grande partie des performances des diélectriques utilisables dans cette réalisation permettant l'intégration de capacités élevées pour ainsi insérer ce dispositif LCT dans tout type de structure. Actuellement, le développement des matériaux ne permettant pas d'envisager toutes les applications classiquement rencontrées en électronique de puissance, nous avons étudié une nouvelle structure de convertisseur à transfert d'énergie mixte (MET) adaptée au LCT pouvant offrir un intérêt industriel dans un futur proche compte tenu de sa similitude avec une alimentation à découpage classique Forward. Outre les matériaux diélectriques en cours d'évolution, l'expansion de ce concept passe par un travail de modélisation conséquent, ainsi que par des technologies de mise en œuvre performantes comme les circuits multicouches. A l'issu de ce travail, un prototype a été réalisé dont les performances sont présentées, comprenant un composant LCT au sein de cette structure MET.