Cette thèse vise à la conception d'un environnement pour le calcul haute performance dans un cadre d'optimisation numérique. Les outils de conception et d’optimisation sont répartis dans plusieurs équipes distantes, académiques et industrielles, qui collaborent au sein des mêmes projets. Les outils doivent être fédérés au sein d’un environnement commun afin d'en faciliter l'accès aux chercheurs et ingénieurs. L'environnement que nous proposons, pour répondre aux conditions précédentes, se compose d’un système de workflow et d’un système de calcul distribué. Le premier a pour objectif de faciliter la tâche de conception de l'application tandis que le second se charge de l’exécution sur des ressources de calcul distribuées. Bien sûr, des services de communication entre les deux systèmes doivent être développés. Les calculs doivent être réalisés de manière efficace, en prenant en compte le parallélisme interne de certains codes, l’exécution synchrone ou asynchrone des tâches, le transfert des données et les ressources matérielles et logicielles disponibles (répartition de charge par exemple). De plus, l’environnement doit assurer un bon niveau de tolérance aux pannes et aux défaillances logicielles, afin de minimiser leur influence sur le résultat final ou sur le temps de calcul. Une condition importante en particulier est de pouvoir implanter des dispositifs de reprise sur erreur, de telle sorte que le temps supplémentaire de traitement des erreurs reste très inférieur au temps de re-exécution total. Dans le cadre de ce travail, notre choix s'est porté sur le moteur de workflow Yawl, qui présente de bonnes caractéristiques en termes i) d'indépendance vis à vis du matériel et du logiciel (système client-serveur pouvant fonctionner sur du matériel hétérogène) et ii) de mécanisme de reprise sur erreur. Pour la partie calcul distribué, nos expériences ont été réalisées sur la plateforme Grid5000, en utilisant jusqu'à 64 machines différentes réparties sur cinq sites géographiques. Ce document détaille les choix de conception de cet environnement ainsi que les ajouts et modifications que nous avons été amenés à apporter à Yawl pour lui permettre de fonctionner sur une plateforme distribuée. / This thesis aims conceiving an environment for high performance computing in a numerical optimization context. The tools for conception and optimization are distributed across several teams, both academics and industrial, which collaborate inside a unique project. The tools should be federated within a common environment to facilitate access to researchers and engineers. The environment that we offer, in order to meet the above conditions, consists of a workflow system and a distributed computing system. The first system aims to facilitate the application design task while the latter is responsible for executing on distributed computing resources. Of course, communication services between the two systems must be developed. The computation must be performed effectively, taking into account the internal parallelism of some software code, synchronous or asynchronous task execution, the transfer of data and hardware and software resources available (e.g. load balancing). In addition, the environment should provide a good level of fault tolerance and software failures, to minimize their influence on the final result or the computation time. An important condition in particular is to implement recovery devices on error occurence, so that the extra time for error handling remains well below the total time of re-execution. As part of this work, our choice fell on the Yawl workflow engine, which has good characteristics in terms of i) hardware and software independence (client-server system that can run on heterogeneous hardware) and ii) error recovery mechanism. For distributed computing part, our experiments were performed on the Grid5000 platform, using up to 64 different machines on five geographical sites. This document details the design of this environment and the extensions and changes we have had to perform on Yawl to enable it to run on a distributed platform.

Dans le contexte d'une concurrence accrue, l'industrie automobile cherche à adapter son organisation afin de mieux répondre aux attentes des clients. Mais comment intégrer le point de vue transversal du client dans la conception, alors que dans cette phase le produit est divisé en des centaines de zones et fonctions, représenté par des pièces numériques? Renault a choisi de créer un nouvel acteur, le Pilote Prestations Client PPC, responsable de cette intégration au long de la conception, rattaché à un ou plusieurs métiers et en interface avec les projets. Dans le cadre de la prestation ergonomie, cette thèse analyse (1) l'intégration de points de vue transversaux à travers l'étude du rôle spécifique d'interface des PPC ergonomie; (2) un système d'information permettant la gestion et la diffusion de l'information numérique en projet; (3) un outil de synthèse de point de vue intégrant des règles d'analyse métier dans un environnement numérique: le constat ergonomique générique

Cette thèse présente les résultats du projet de recherche Coopeer sur le thème de la conception collaborative. Ce travail a permis de mettre en place une architecture d'égal à égal pour la conception assistée par ordinateur (CAO) associée à une méthode optimiste de résolution automatique des conflits pour assurer la cohérence des données répliquées. Cette méthode s'appuie sur une estampille à double identification et sur une gestion de la simultanéité basée sur des priorités. La gestion du groupe de travail et la tolérance aux pannes y sont également adressées. La méthode est applicable à la CAO, mais aussi à tout type d'application collaborative complexe.

L'implication de fournisseurs dès la conception des produits est perçu comme un avantage compétitif par de nombreuses entreprises. Ces dernières souhaitent donc faire évoluer certaines de leurs relations fournisseurs vers des pratiques plus collaboratives en conception. Ce travail de recherche apporte une contribution en matière d'implication des fournisseurs en conception collaborative. Il a été réalisé dans le cadre d'un projet multipartenaire, impliquant les directions achats et techniques de six industriels "clients" - BioMérieux, Bosch Rexroth Fluidtech, Salomon/Mavic, Schneider-Electric, SNR et Somfy. Il vise à accompagner ces entreprises situées en Rhône-Alpes dans la mise en oeuvre de cette démarche avec leurs fournisseurs clés. Co-piloté par un partenaire institutionnel, Thésame, ce projet de recherche présente de plus un enjeu territorial fort. Un nouveau paradigme d'évaluation est proposé afin d'évaluer la performance de la relation et non plus seulement la performance du seul fournisseur. Ce travail de recherche propose un ensemble de modèles et outils associés permettant de construire et piloter une relation client/fournisseur performante en conception collaborative. Une posture épistémologique constructiviste couplée à une démarche de recherche-action ont été mises en oeuvre. Cette approche nous a permis à la fois d'enrichir la compréhension académique relative à l'activité de conception étendue et de proposer des outils opérationnels à destination des praticiens, à savoir : un modèle d'évaluation de l'aptitude du client à co-concevoir avec un fournisseur, un modèle d'évaluation de l'aptitude du fournisseur co-concevoir avec un client, un modèle d'évaluation de la performance de la relation dans un projet de Développement de Produit Nouveau (DPN) collaboratif

Les contraintes dues au contexte économique actuel ont fait émerger des entreprises " étendues ", où les organisations, les méthodes et les outils de travail ont connu de grands changements. Pour répondre aux besoins des industriels qui se trouvent dans cette nouvelle configuration, plusieurs thématiques de recherche sur l'ingénierie collaborative ont vu le jour. Notre travail de thèse s'inscrit dans l'une de ces thématiques qui traite des outils d'aide à la conception collaborative synchrone à distance. Plus précisément, nous avons étudié les activités des concepteurs dans le cadre d'expériences de conception pluridisciplinaires, pour identifier leurs besoins en termes d'outils informatiques supports aux échanges informels, en mobilisant des méthodes et techniques d'analyses de corpus issues des sciences humaines et sociales. Les résultats de ces observations et analyses des expériences de conception nous ont permis de spécifier des logiciels pour assister les concepteurs dans ce type de situations de travail. Ces spécifications ont donné lieu à des développements informatiques de maquettes pour valider nos propositions.

L’écoconception d’un produit vise à réduire, dès sa phase de conception, son futur impact environnemental. Dans un contexte fortement concurrentiel, ceci peut être vécu comme une nouvelle contrainte venant s’ajouter à des processus industriels déjà très entravés. Les entreprises souhaitant appliquer de telles démarches sont donc à la recherche de solutions pour faciliter et renforcer l’intégration de l’environnement en conception, mais aussi faire en sorte de la rendre pérenne. L’originalité de cette thèse est d’aborder cette question selon la place des connaissances, et donc des acteurs, en montrant que ces difficultés d’intégration résultent d’un manque de connaissances locales. Nous proposons une réponse selon trois niveaux d’intervention afin d’améliorer ces démarches : (1) la méthode K2stor met en évidence, dans les processus d’écoconception, les défaillances liées à un besoin de connaissances locales, (2) l’approche K2afé crée des situations d’interaction entre acteurs en entreprise afin de construire des connaissances locales cibles et (3) K2alligraphie est un formalisme pour faciliter le partage des raisonnements propres aux modélisations en Analyse de Cycle de Vie entre ses praticiens. Ces trois propositions ont été mises à l’épreuve en milieu industriel ou selon des contextes directement inspirés de données réelles. L’observation et l’analyse de l’usage de ces propositions démontrent leur opérationnalité et leur efficacité. Ceci nous amène finalement à dresser les contours d’une plateforme dédiée à la construction de connaissances locales en écoconception. / In an ecodesign process, designers try to reduce the environmental impact of the product while keeping the usual objectives of competitiveness, quality, and time to market. In a highly competitive context, companies require support to easily and strongly integrate the environment, while, at the same time, keeping a real long term perspective. The originality of this thesis is that it addresses this challenge through knowledge, and thus stakeholder, perspective. We demonstrate how a lack of local knowledge can affect the integration of environmental concerns into the design process. That is why we propose a three step answer to improve the ecodesign approach: (1) K2stor methodology highlights failures linked to a need of local knowledge, (2) K2afé approach creates a social interaction situation between the stakeholders to construct target knowledge and (3) K2alligraphie is a formalism developed to facilitate the sharing of Life Cycle Analysis reasoning between its users. These three proposals have been tested in an industrial context and through observations. The analysis of the usage of these three propositions lead us to confirm their efficiency. Finally, an ecodesign knowledge platform is outlined.

L’organisation fonctionnelle des entreprises impose un fonctionnement en mode projet. Ces projets sont menés par des experts de différentes spécialités et d’origine diverses. Ces équipes ont besoin d’outils pour être performant et proposer des solutions adaptées aux multiples besoins des marchés de plus en plus exigeants. Au cours de leurs réunions et activités, ils se créé une conscience de groupe qui s’enrichit à travers les interactions et s’appuie sur divers représentations externes. Cette thèse aborde l’étude des mécanismes permettant la performance des équipes de conception collaborative en réunion synchrone. Elle a essayé de démontrer les liens entre leur Système de Mémoire Transactive (TMS), leurs Activités de Conception Collaboratives (CDA) et leurs Objets désignés Ressources (RSC), et d’identifier les éléments favorisant ces liens. Nous avons dans un premier temps réalisé une enquête auprès des équipes de conception collaborative en environnement universitaire. Puis dans un second temps nous avons réalisé une expérimentation sur deux équipes en situation de conception collaborative synchrone autour du Serious Game Delta Design déployé sur une table interactive. Les résultats de cette recherche montrent que si la performance est favorisée par la TMS ou la CDA, leur lien statistique est établit, de même que le lien entre les activités de conception et les ressources mobilisées. Cependant, l’absence de lien statistique fort TMS CDA montre que les équipes ne semblent conscientes de l’utilisation des objets dans la construction de leur TMS, alors que les artefacts de la table interactive sont les plus sollicités et les activités de prise de décision semblent les plus importantes dans ces séances.Cette thèse contribue au corpus de connaissance sur l’étude des équipes de conception collaborative et mets à disposition des outils d’évaluation de la performance des équipes de conception collaboratives synchrone. / Today functional structure of enterprises requires teamwork and project mode organization. These projects are carried out by experts from different domains of expertise. Besides the teams need supporting tools in order to improve the efficiency of their design process and to propose adapted solutions to complex design problems. In the course of their meetings and collaborative activities they create group awareness through their interactions and creation of various artifacts. This thesis studies mechanisms that underlie performance of collaborative design team in synchronous meeting. In this thesis we demonstrate the links between Transactive Memory System (TMS), Collaborative Design Activities (CDA) and Objects called Resources (RSC), and identify the elements that drive these links. A survey has been used to study collaborative design teams in academic environment. Then, we performed direct observation of two teams during synchronous collaborative design meetings with a serious game Delta Design on interactive table. Results show that if performance is enhanced statistically by good TMS or CDA, and the link is demonstrate, so is the links between CDA RSC. However, the lack of statistical strong correlation between TMS and RSC seems to show that team members are not conscious of using artifacts during TMS building. While artifacts on interactive table are more solicited and decision making activities seems to be more important during their session. This thesis contributes to a better understanding of collaborative design teams and offers tools to evaluate collaborative design activities.

La complexité des systèmes urbains est un défi constant pour les acteurs qui y sont confrontés. L’appréciation de ce phénomène est largement conditionnée par la posture (usager, technicien, pouvoir public, chercheur) et le bagage culturel, disciplinaire et professionnel, comme en rend compte une littérature pluridisciplinaire prolifique. Sur le plan de la recherche, multiplier les regards sur les systèmes complexes contribue à déceler des pistes de développements originales. Cette thèse est le fruit d’une rencontre entre le génie industriel, les sciences politiques et l’urbanisme autour d’une logique de transfert technologique. En effet, les technologies de la conception, notamment collaborative, et de l’innovation centrée-utilisateur sont parmi les réponses du génie industriel aux problématiques générées par la complexité et auxquelles doit faire face le monde industriel. Notre analyse nous amène alors à considérer le potentiel que représente l’adaptation de la conception collaborative distribuée (CCD). En conséquence, nous formulons des outils, des méthodes et un environnement nécessaires au développement d’une CCD dédiée aux projets urbains afin de favoriser leur acceptabilité globale et durable. Ces travaux posent alors la question de la place accordée à l’usager final dans le processus de conception des projets urbains. Dans ce cadre, les sciences politiques nous aident à comprendre les rapports entre citoyens et experts. Ce faisant nous pouvons poser les bases d’une approche collaborative dès la phase de conceptualisation car celle-ci influence l’ensemble du développement des projets. Plus globalement, le collaboratif participe à l’émergence de villes durables / The complexity of urban systems is a constant challenge for the actors who are confronted with it. Prolific multidisciplinary literature shows the appreciation of this phenomenon is widely conditioned by personal culture, disciplinary knowledge and professional know-how. From a research angle, analyzing complex systems from various points of view (user, technician, public authority, researcher) helps generate original development opportunities. This thesis results from a meeting between industrial engineering, political sciences and town planning around a logic of technology transfer. Indeed, the technologies of collaborative design and user-centric innovation are among the answers industrial engineering brings to problems generated by complexity. Our analysis brings us then to consider the potential that the adaptation of distributed collaborative design (DCD) represents. Consequently, we formulate tools, methods and one specific environment necessary for the development of a DCD dedicated to urban projects to facilitate their global and sustainable acceptability. These studies ask subsequently the question of role which should be given to the final user in the urban project design process. Political sciences help us to understand the relations between citizens and experts. This gives us elements to develop a collaborative approach from the conceptualization phase as this impacts the whole development of the projects. More globally, such collaborative processes may contribute to the emergence of sustainable cities

Du fait du développement de nouveaux produits (NPD) dans l’industrie, l’organisation devient de plus en plus complexe, ceci est dû notamment à la complexité même des produits. Dans ce contexte, le MBSE (Model Based Systems Engineering) et les approches collaboratives, qui adressent ces complexités, ont été reconnus pour leurs facultés à améliorer le NPD. Une implémentation réussie d’une conception collaborative du type MBSE, doit permettre de gérer ces deux complexités. Cette thèse de doctorat a pour objet l’étude de projets de conception collaborative MBSE au sein des équipes françaises chez des équipementiers automobiles et aéronautiques, afin de mettre en avant l’amélioration du développement des produits. La conception collaborative du type MBSE est assimilable à un système organisationnel complexe, impliquant des vues ou dimensions différentes. Ainsi, l’identification de ces dimensions, leur définition et l’étude de leurs interactions constituent le premier objectif de cette recherche. La compréhension de chacune d’entre elles pour améliorer la collaboration entre les différents membres du projet, est le deuxième objectif.Le troisième et dernier objectif de cette thèse est de proposer des systèmes socio-techniques (STS), assistant la collaboration. Les résultats de cette recherche, fournissent une méthodologie pour manager la complexité organisationnelle dans des projets collaboratifs du type MBSE. Elle est le produit d’une combinaison de quatre méthodes permettant la caractérisation de ses dimensions (processus, acteurs, objets et outils), tout en définissant leurs interactions. Ces méthodes assistent respectivement : 1) La description et l’évaluation de ces projets avec une perspective systémique 2) l’établissement d’une vision partagée du travail 3) l’analyse des coopérations entre les acteurs, et 4) le développement de STS tels quels des environnements collaboratifs et des supports collaboratif de capitalisation. L’implémentation en industrie des méthodes proposées, processus et recommandations, a montré comment la mise en avant de la collaboration dans les projets de design MBSE, permet d’améliorer l’ensemble du développement de produit. / The organisational complexity implied by New Product Development (NPD) within the industry, is often induced by the complex nature of the products themselves. In this context, MBSE (Model Based Systems Engineering) and collaborative approaches address those complexities and have been recognised by their contribution to improve the NPD processes. A successful implementation of a collaborative MBSE design would allow to manage both complexities. This PhD thesis describes an investigation on collaborative MBSE design projects within French teams in automotive and aeronautics companies, with the purpose of enhancing them to improve product development. We understand collaborative MBSE design as a complex organisational system which implies different views or dimensions. The identification of those dimensions, their definition and the study of their interactions constitute the first objective of this research. Understanding each dimension in order to improve collaboration between the project members is the second objectivedeuxième objectif.The third and last objective of this research is to propose Socio Technical Systems (STS) supporting this collaboration. The results of the thesis provide a methodology to manage organisational complexity in collaborative MBSE design projects. The methodology is a combination of four methods assisting the characterisation of the MBSE dimensions (people, process, information objects and tools), while defining their interactions. These methods support respectively: 1) The assessment and description of collaborative MBSE design projects from a systemic perspective 2) The establishment of a shared vision of the work 3) The analysis of the cooperation among the actors 4) The development of STS such as collaborative environment and a collaborative capitalisation support. The implementation of the proposed methods, process and guidelines in the industry has shown how the enhancement of collaboration in MBSE design projects can improve the overall product development.

Les produits mécatroniques sont complexes et multidisciplinaires par nature. Les exigences pour les concevoir sont souvent contradictoires et doivent être validées par les différentes équipes d'ingénierie disciplinaire (ID). Pour répondre à cette complexité et réduire le temps de conception, les ingénieurs disciplinaires ont besoin de collaborer dynamiquement, de résoudre les conflits interdisciplinaires et de réutiliser les connaissances de projets antérieurs. De plus, ils ont besoin de collaborer en permanence avec l’équipe d’ingénierie systèmes (IS) pour avoir un accès direct aux exigences et l’équipe d’optimisation multidisciplinaire (OMD) pour valider le système dans sa globalité.Nous proposons d'utiliser des techniques de gestion des connaissances pour structurer les connaissances générées lors des activités de collaboration afin d'harmoniser le cycle de conception. Notre principale contribution est une approche d'unification qui explique comment IS, ID et OMD se complètent et peuvent être utilisés en synergie pour un cycle de conception intégré et continu. Notre méthodologie permet de centraliser les connaissances nécessaires à la collaboration et au suivi des exigences. Elle assure également la traçabilité des échanges entre les ingénieurs grâce à la théorie des graphes. Cette connaissance formalisée du processus de collaboration permet de définir automatiquement un problème OMD. / Mechatronic products are complex and multidisciplinary in nature. The requirements to design them are often contradictory and must be validated by the various disciplinary engineering (DE) teams. To address this complexity and reduce design time, disciplinary engineers need to collaborate dynamically, resolve interdisciplinary conflicts, and reuse knowledge from previous projects. In addition, they need to work seamlessly with the Systems Engineering (SE) team to have direct access to requirements and the Multidisciplinary Design Optimization (MDO) team for global validation. We propose to use Knowledge Management techniques to structure the knowledge generated during collaboration activities and harmonize the overall design cycle. Our primary contribution is a unification approach, elaborating how SE, DE, and MDO complement each-other and can be used in synergy for an integrated and continuous design cycle. Our methodology centralizes the product knowledge necessary for collaboration. It ensures traceability of the exchange between disciplinary engineers using graph theory. This formalized process knowledge facilitates MDO problem definition.