Afin de déterminer le plus tôt possible dans le processus de conception, les solutions les pluspertinentes, la prise de décisions robuste apparait comme fondamentale pour garantir lesmeilleurs choix. A partir de solutions conceptuelles, l’étape de conception architecturale, ditede pré-dimensionnement, vise à déterminer les principales grandeurs dimensionnantes etpilotantes du système à concevoir, tout en satisfaisant l’ensemble des exigences du cahier descharges. La continuité du processus de conception entre les phases préliminaires et détailléesdépend alors de l’efficacité de la phase de conception architecturale à fournir des solutionsavec un comportement physique validé et une architecture fonctionnelle optimisée. Lesactivités de pré-dimensionnement sont donc fortement tournées vers l’optimisationnumérique. L’utilisation de ces techniques requiert une modélisation précise du problème deconception architecturale. En particulier, l’exploration de vastes espaces de conception, lareprésentation et l’évaluation de solutions candidates, ainsi que la formulation a priori despréférences sont des enjeux majeurs.Les travaux de recherche présentés dans cette thèse concernent le développement deméthodologies et la proposition d’outils pour l’aide à la décision en conception architecturaledes produits et des machines. Plus précisément, l’ensemble de ces travaux vise à fournir auxconcepteurs une démarche adaptée pour structurer et formuler des fonctions objectifs lorsquel’activité de conception est abordée par l’optimisation. Notre approche consiste à relier par lamodélisation de préférences, le comportement physique du système à concevoir avec lescritères et les objectifs de conception, selon des étapes d’observation, d’interprétation etd’agrégation. A partir du concept de désirabilité, cette méthode de modélisation est utiliséepour formuler les objectifs de conceptions et pour quantifier le niveau de satisfaction globalatteint par les solutions candidates. Cette approche est utilisée pour aborder les problèmes deconception robuste où les objectifs de performance et de sensibilité sont mis en balance. Danscette perspective, des mesures de dispersion des performances, ainsi qu’une fonction decompromis spécifique au problème de conception robuste en ingénierie, sont proposés.Enfin, l’application de ces méthodes et outils est illustrée au travers du prédimensionnementd’un évaporateur flash bi-étagé, utilisé pour le traitement des moûts dansl’industrie viticole. L’objectif est alors de trouver des solutions de conception robustes, c'està-dire, des architectures présentant à la fois un niveau de performance globale satisfaisant,incluant la qualité du produit, la transportabilité de la machine ou les coûts, et une faiblesensibilités de la température de sortie du produit, ainsi que de son titre alcoolémique. / In order to converge as soon as possible toward the most preferable design solution, takingrobust decisions appears as a topical issue to ensure the best choices in engineering design. Inparticular, started from a selected concept, embodiment design consists in determining themain dimensioning and monitoring parameters of the system while meeting the designrequirements. The continuity of the design process between the preliminary and detailedphases strongly depends on the efficiency of the embodiment design phase in providingembodied solutions with a validated physical behaviour and an optimized functional structure.Embodiment design problems are thus generally turned toward numerical optimization. Thisrequires an accurate modelling of embodiment design problems, and in particular,investigation of large design spaces, representation and evaluation of candidate solutions anda priori formalization of preferences are topical issues.Research works presented in this thesis deal with the development of methodologies andtools to support decision making during embodiment design of industrial systems andmachines. In particular, it aims to provide designers with a convenient way to structureobjectives functions for optimization in embodiment design. This approach consists in linkingthe physical behaviour of the system to be designed, with the design criteria and objectivesthrough the modelling of designer’s preferences according to observation, interpretation andaggregation steps. Based on the concept of desirability, this modelling procedure is used toformulate design objectives and to quantify the overall level of satisfaction achieved bycandidate solutions. In the scope of robust design, this method is applied first to formulatedesign objectives related to performances, and then, to formulate design objectives related tothe sensitivity of performances. Robust design problems are thus tackled as a trade-offbetween these two design objectives. Measurement methods for performance dispersion andoriginal trade-off function specific to robust design are proposed.Finally, an application of the modelling methodology through the embodiment design of atwo-staged flash evaporator for must concentration in the wine industry is presented.Objective is to find robust design solutions, i.e. configurations with simultaneously adesirable level of performance, including the quality of the vintage, the transportability of thesystem and the costs of ownership, and a low sensitivity of some performances, namely thetemperature of the outlet product and the final alcoholic strength.

Cette thèse, consacrée à la représentation des problèmes et contradictions architecturaux dans la phase amont de la conception, s’inscrit dans la problématique de l’agentivité potentielle de cette phase pour concevoir des concepts et des solutions innovantes. En tant qu’une recherche interdisciplinaire, cette thèse a pour ambition de contribuer aux recherches visant l’appropriation de parts de connaissances élaborées par la TRIZ dans le savoir architectural. Elle se développe donc en transversalité en examinant la possibilité d’appliquer IDM-TRIZ, son ontologie et son formalisme de représentation de contradiction dans les phases amont de la conception architecturale. L’objectif principal est d’évaluer les apports du concept de contradiction de la théorie TRIZ à l’énoncé des problèmes et des contradictions du projet architectural. Si l’accent est mis sur cet objectif, l’évaluation des apports des techniques et outils de la résolution de contradiction de TRIZ en préconception architecturale constitue l’objectif secondaire de cette étude. Ainsi, la contribution scientifique espérée de notre recherche consiste à examiner des apports éventuels de la notion de contradiction au sens TRIZ à la fois comme stratégie conceptuelle en architecture guidant la recherche et la structuration des informations et comme modèle d’interprétation et de représentation des éléments fondamentaux de la conception, à savoir les objectifs, les contraintes et les solutions en phase amont du processus de conception. Un projet réel a été choisi comme l’objet de l’étude empirique effectuée dans le cadre de la thèse. Deux résultats principaux de cette étude sont a) un ensemble des objectifs, des contraintes et des scénarios sous forme de contradiction à travers le Graphe Problèmes – Solution Partielles ; b) un ensemble de dix concepts de solution pour une contradiction du projet liée au problème identifié comme le problème clé. Ces résultats ont été évalués à travers une série d’entretiens semi-directifs avec treize architectes. Ces résultats ainsi que deux questionnaires L’évaluation des résultats montre I) la possibilité d’énoncer les objectifs, les contraintes et les propositions du projet sous forme de contradiction à travers le Graphe Problèmes – Solution Partielles (avec 92.3 % de réponse positive pour ceux qui concernent la fonction et la forme ; et 85 % pour ceux concernant l’économie et le temps); II) la contribution significative du Graphe de Problèmes aux qualités de la clarté des énoncés de problèmes; à la traçabilité des problèmes et à la l’intégralité de la présentation de l’Espace de problèmes ; III) que l’ensemble de techniques et d’outils de TRIZ pourrait contribuer à la génération des concepts de solution en phase amont de la conception architecturale. Le taux d’affirmation varie selon le concept évalué ; cependant, ils attestent la pertinence (avec une moyenne de 58 % d’affirmation) et l’intérêt (avec une moyenne de 67 % d’affirmation) des concepts.La conclusion de la thèse porte sur l’intérêt et l’inconvénient de l’usage du concept de contradiction de TRIZ comme stratégie conceptuelle de la construction de l’Espace de problèmes architecturaux en phase amont de la conception architecturale. De même, elle présente certaines réflexions sur les limites de TRIZ pour une application architecturale. Une discussion est menée sur les développements requis dans IDM-TRIZ pour mieux s’adapter à la pratique architecturale et mieux s’intégrer aux recherches courantes en programmation architecturale. En mettant la contribution de la thèse dans le champ plus large de l’appropriation de parts de connaissances élaborées par la TRIZ dans le savoir architectural, la conclusion se termine par la proposition de certaines pistes d’exploration qui désignent une perspective pour la recherche ultérieure sur les apports potentiels de la TRIZ en conception architecturale. / This thesis is devoted to the representation of architectural problems and contradictions in the early phase of architectural design process. It also focuses on its potential agency to generate new concepts and innovative solutions. This thesis aims to contribute to the research on knowledge transfer from TRIZ to architectural design methodologies. It is a cross-disciplinary study on the applicability of IDM-TRIZ, its ontology and formalism in the early phases of an architectural design. The main objective of this dissertation is to evaluate the contributions of the concept of contradiction of the TRIZ theory to problem and contradiction statement in architectural projects. The secondary objective of this study is to evaluate the contribution of the TRIZ techniques and their tools to architectural contradiction solving. Thereby, the expected scientific contributions of this research is to examine the concept of contradiction as a conceptual strategy for seeking and structuring the information about a project and as a model for interpretation and representation of the objectives, constraints, and alternative solutions in the early phases of the architectural design process.In our empirical study, the IDM-TRIZ method is applied to an architectural program of a real project and has produced two results: A) a structured set of the objectives, constraints, requirements and the alternative solutions of this program presented as contradiction by using Problem Graph, B) a set of ten concepts of solution to resolve one of the contradictions related to the problem identified as the core problem of the project. These results were evaluated through a series of semi-structured interviews. This evaluation shows that I) it is possible to represent the objectives, constraints, and alternative solutions of an architectural project as contradiction by the Problem Graph (with 92.3% positive response for the elements concerning form and function, and 85% for those concerning economy and time), II) the contribution of the Problem Graph to the program qualities, such as clarity of problem statement; traceability of problems and the entirety of the Problems space, is significant, and, III) the TRIZ techniques and their tools could contribute to concept generation in the early phases of architectural designs. The evaluation is different for each concept, but it attests the relevance of the concepts (with an average of 58%) and their interest (with an average of 67%). The findings of this thesis discusses the advantages and the disadvantages of the use of TRIZ concept of contradiction as a conceptual strategy for building the Problem space in the early phases of architectural designs. The conclusion presents some thoughts on TRIZ limitations for an architectural endeavor as well as some perspectives for further research aiming integrating the TRIZ into current research in architectural design. Also, some further developments in the IDM-TRIZ which allows better adapting to architectural practice are discussed.