Les nouvelles technologies en matière d'accès à l'information, de communication sans-fil et de localisation d'informations ouvrent la voie à des innovations majeures dans l'utilisation des systèmes informatiques. Ces avancées permettent d'imaginer de nouveaux usages informatiques dont la mise en œuvre motive le développement de méthodes de conception appropriées. Plus particulièrement, l'informatique mobile combine désormais des enjeux conceptuels tels que l'accès à des services par un utilisateur en mobilité, la généralisation d'outils de localisation, la compréhension de systèmes complexes par un public non-expert ou l'importante variabilité des situations d'exécution. Cette thèse propose un cadre de conception qui adresse certains des enjeux pour la mobilité des systèmes d'information. Dans cette perspective, les attentes des utilisateurs et les contraintes technologiques inhérentes à la mobilité des constituants du système définissent un espace contextuel dont les dimensions sont prises en compte dès les premières étapes de la conception. Le modèle proposé établit comme point d'entrée une description de l'espace géographique du système pour différencier un ensemble de contextes d'exécution. L'énoncé de ces contextes permet de corréler les attentes des utilisateurs avec les capacités techniques de la plate-forme et d'offrir le niveau fonctionnel le plus acceptable dans une situation donnée. Dans un second temps, les différentes fonctionnalités et les données mises en œuvre dans chaque contexte d'exécution peuvent être ordonnées ou filtrées afin d'optimiser la présentation des informations aux utilisateurs. Ces recommandations sont produites par l'analyse conjointe des préférences d'utilisateurs selon leurs interactions et leurs comportements spatiaux. Deux cadres expérimentaux viennent illustrer les propositions du modèle. La conception d'un système mobile de suivi de compétition nautique prend en compte différents contextes d'exécution et adapte un niveau de service à des situations dégradées. Un système de documentation et de visite de campus illustre les algorithmes de recommandation et affine la présentation d'informations localement à chaque contexte d'exécution.

La performance environnementale des produits influence largement la performance des systèmes. De plus, les systèmes présentent encore un potentiel d'économie d'énergie inexploité pour la performance environnementale globale, comparé aux produits individuels qui les composent.L'objectif de ce travail est de proposer une approche pour l'évaluation de performance énergétique de systèmes, en tenant compte d'information / de données livrées par les politiques européennes de produits (Directives Eco-conception et Étiquetage énergétique, Verdissement des marchés publics, Ecolabel Européen). L'hypothèse considérée ici est que les politiques environnementales des produits, qui ont été très utiles pour faciliter un système de notation homogène sur le marché européen des produits, peuvent également être avantageusement utilisées dans une démarche visant pour évaluer la performance énergétique des systèmes.Ce travail de recherche propose une méthode simplifiée pour soutenir la conception de systèmes de chauffage performants en utilisant les données des politiques environnentales de produits de l'Union Européenne, disponibles en phase de conception. Tout d'abord, une modélisation du système avec une approche "top-down" est utilisée pour prendre en compte les aspects système (conditions géographiques, caractéristiques du bâtiment, etc.). Deuxièmement, la performance énergétique du système est calculée à partir d'une approche "bottom-up", à partir de la performance des produits et des sous-systèmes composant le système. La méthode comporte 5 étapes divisées en deux phases principales: diagnostic du système initial et amélioration. La méthode est supportée par un outil de calcul original qui détermine les paramètres énergétiques (demande d'énergie, consommation d'énergie et rendement énergétique) au niveau du système en utilisant les données de performance telles que documentées par les politiques produits de l'Union Européenne. La méthode permet d'évaluer la performance d'un système de chauffage en définissant les systèmes les plus mauvais et les meilleurs possibles. La méthode est flexible et permet d'évaluer différentes configurations de produits et peut donc soutenir les activités de conception des systèmes de chauffage de bâtiment.La méthode est testée sur une étude de cas, la re-conception conception d'un système de chauffage existant d'une habitation dans le nord de l'Italie, incluant un système d'eau chaude sanitaire solaire et un système de chauffage des locaux. L'étude de cas démontre le potentiel d'amélioration du système de chauffage basé sur les résultats produits par la méthode, en aidant à sélectionner les produits actuellement disponibles sur le marché. En outre, sur la base de l'évaluation, plusieurs variantes de re-conception peuvent être proposées combinant différentes performances des produits qui composent les systèmes de chauffage. La thèse analyse également l'évolution des différentes approches adoptées par les politiques de produits de l'Union Européenne (approche produit, approche produit étendu et approche système). En particulier, le concept de "package" (ou produits combinés) défini dans les réglementations d'étiquetage énergétique des systèmes de chauffage est étudié en détail. L'étiquette du "package" du règlement 811/2013 est mise en œuvre dans la même étude de cas, de sorte que les résultats puissent être comparés à ceux des sections précédentes. Il est démontré que le concept de "package" peut également soutenir les décisions prises dans la phase de conception du système de chauffage, en particulier dans la sélection des composants appropriés en fonction de l'estimation de la performance du système. En outre, le chapitre 6, composé essentiellement d'un article publié dans un journal scientifique, analyse le lien entre les politiques publiques européennes relatives aux produits du bâtiment et celles liées à la performance énergétique des bâtiments: il est conclu qu'elles pourraient être mieux alignées. / Environmental performances of products largely influence performances of systems. Moreover, systems have still an untapped energy-saving potential concerning environmental performances at system level rather than at the level of the individual products of which they are composed.The objective of this work is to propose an approach to deal with energy performance assessments at system level considering information/data from European product policies (Ecodesign, Energy Labels, Green Public Procurement and EU Ecolabel). The hypothesis here is that environmental product policies, that have been very useful in facilitating a homogeneous rating scheme in the EU market for individual products, can also be advantageously used in a method to assess the energy performance of systems.This research work proposes a simplified method for supporting the design of good performing heating systems using data from EU product policies, which is available during the design stage. Firstly, a system modelling with a top-down approach is used so that system aspects (geographical conditions, building characteristics, etc.) are regarded. Secondly, the system energy performance is calculated from a bottom-up approach so that, from the performance of the products and sub-systems composing the system. The method has 5 steps divided in two main phases: diagnostic of the initial system and improvement. The method is supported by an original calculation tool which determines the energy parameters (energy demand, energy losses, energy consumption and low-emission energy efficiency) at system level using performance figures from EU product policies. It helps assessing how good a heating system is by setting worst, benchmark and best possible systems. The method is flexible, and allows different product configurations to be assessed and can hence support the design activities of heating systems.The method is tested on a real case study, the re-design of existing heating systems of a dwelling in north Italy, including a solar hot water system and a space heating system. The case study demonstrates the potential of improvement of the heating systems based on the results produced by the method, by helping selecting products currently available in the market. In addition, based on the assessment, several improved design alternatives can be proposed combining different performances of the products which compose the heating systems.The dissertation also analyses the evolution of the different approaches of EU product policies (product, extended product and system). In particular, the package concept set in the energy labelling regulations of heating systems is studied in detail. The package label of Regulation 811/2013 is implemented on the same prior case study so that results can be compared with the ones of previous sections. It is shown that the package concept can also support decisions made in the building design phase especially in the choice of appropriate components based on estimation of system performances. In addition, the peer-reviewed paper analyses the link of building-related product policies with the Energy Performance of Buildings Directive, and it is concluded that they should be somehow better aligned.

Alors que les systèmes embarqués sont de plus en plus nombreux, complexes, connectés et chargés de tâches critiques, la question de comment intégrer l'analyse précise de sécurité à la conception de systèmes embarqués doit trouver une réponse. Dans cette thèse, nous étudions comment les méthodes de vérification formelle automatiques peuvent aider les concepteurs de systèmes embarqués à évaluer l'impact des modifications logicielles et matérielles sur la sécurité des systèmes. Une des spécificités des systèmes embarqués est qu'ils sont décrits sous la forme de composants logiciels et matériels interagissant. Vérifier formellement de tels systèmes demande de prendre tous ces composants en compte. Nous proposons un exemple d'un tel système (basé sur Intel SGX) qui permet d'établir un canal sécurisé entre un périphérique et une application. Il est possible d'en vérifier un modèle de haut-niveau ou une implémentation bas-niveau. Ces deux niveaux diffèrent dans le degré d'intrication entre matériel et logiciel. Dans le premier cas, nous proposons une approche orientée modèle, à la fois au niveau partitionnement et conception logicielle, permettant une description à haut niveau d'abstraction du matériel et du logiciel et permettant une transformation de ces modèles en une spécification formelle sur laquelle une analyse de sécurité peut être effectuée avec l'outil ProVerif. Dans le second cas, nous considérons une implémentation logicielle et un modèle matériel plus concret pour effectuer des analyses de sécurité plus précises toujours avec ProVerif. / As embedded systems become more complex, more connected and more involved in critical tasks, the question of how strict security analysis can be performed during embedded system design needs to be thoroughly addressed. In this thesis, we study how automated formal verification can help embedded system designers in evaluating the impact of hardware and software modifications on the security of the whole system. One of the specificities of embedded system design-which is of particular interest for formal verification-is that the system under design is described as interacting hardware and software components. Formally verifying these systems requires taking both types of components into account. To illustrate this fact, we propose an example of a hardware/software co-design (based on Intel SGX) that provides a secure channel between a peripheral and an application. Formal verification can be performed on this system at different levels: from a high-level view (without describing the implementations) or from a low-level implementation. These two cases differ in terms of how tightly coupled the hardware and software components are. In the first case, we propose a model-based approach-for both the partitioning and software design phases- which enables us to describe software and hardware with high-level models and enables a transformation of these models into a formal specification which can be formally analyzed by the ProVerif tool. In the second case, we consider a software implementation and a more concrete

Thèse ou mémoire avec insertion d'articles / Introduction : Les outils d'aide à la décision facilitent la prise de décision partagée entre les professionnels de la santé et les patients. Malgré la demande croissante, leur déploiement est limité par l'expertise et les ressources nécessaires pour les concevoir. Nous proposons donc de créer une plateforme pour soutenir le développement collaboratif de ces outils. Objectif : Optimiser une maquette de la plateforme et identifier les facteurs influençant sa convivialité et son adoption. Méthodes : Pour cette étude qualitative descriptive, un échantillon de représentants des divers types de parties prenantes parlant français, anglais ou espagnol fut recruté à partir de réseaux de recherche. Les participants évaluaient la maquette lors d'une séance de réflexion à voix haute suivie d'une entrevue semi-dirigée basée sur la Normalization Process Theory. Des analyses thématiques des discussions ont permis de décrire les facteurs influençant la convivialité et l'adoption de la plateforme. Un processus itératif d'évaluation/amélioration de la maquette se poursuivit jusqu'à ce qu'aucun nouveau problème majeur ne soit soulevé. Résultats : Les participants (n=20) représentaient des cliniciens et chercheurs (n=15), des patients (n=4) et un décideur (n=1) de 10 pays. Plusieurs participants ont apprécié que la plateforme soutienne la collaboration et l'inclusion de patients partenaires. La navigation et la saisie de contenu dans la plateforme leur a semblé intuitive et les commentaires nous ont permis d'en améliorer la convivialité. Les participants pensent que la plateforme permettrait à plus d'équipes de créer des outils d'aide à la décision numériques qui demandent habituellement beaucoup de ressources. Certains ont suggéré des fonctionnalités pour soutenir les auteurs moins expérimentés et encourager le respect des standards de qualité. Conclusion : À terme, ce projet permettra à une variété d'auteurs de créer, utiliser et mettre à jour facilement et à faible coût des outils d'aide à la décision pertinents pour eux. / Introduction: Decision aids are evidence-based tools that support shared decision making between patients and their healthcare provider. They are in demand by healthcare organizations worldwide, but their availability and widespread adoption are limited by the expertise and resources required to design them. We propose a web-based platform to support the collaborative development of decision aids. Aim: To tailor a mock-up of the platform and to describe the factors influencing its usability and uptake. Methods: In this qualitative descriptive study, a sample of decision aids' authors representing various types of key stakeholders speaking French, English or Spanish were recruited from research networks. Participants assessed the mock-up during a think-aloud session and a semi-structured interview based on the Normalization Process Theory. A thematic analysis of the discussions highlighted factors influencing the usability and uptake of the platform. An iterative process of evaluation/tailoring of the mockup took place in multiple rounds of interviews, until no major usability issues emerged. Results: Participants (n=20) were researchers or clinicians-researchers (n = 15), patients (n = 4), and a decision maker (n = 1) from 10 countries. Participants felt that the DA template within the platform and its collaborative revision features would contribute to the sustainability of the platform and the inclusion of patients partners. Navigating and adding content appeared intuitive and many usability issues were improved in further versions of the mock-up. Participants felt that the platform will allow more teams to create high quality web-based decision aids, which typically requires more time and resources. Some also suggested features to support less experienced authors and to promote the consideration of quality criteria. Conclusion: Ultimately, the platform will be made available and will allow various types of stakeholders to easily create, implement and update decision aids relevant to them in a cost-effective manner.

Mes activités de recherche se situent à l'interface entre le développement des technologies et le traitement du signal, elles concernent la conception et l'intégration des systèmes analogiques et mixtes pour l'acquisition des signaux physiques et les premières étapes du traitement. Le domaine d'application des systèmes conçus est essentiellement les télécommunications. L'objectif général est de poursuivre l'augmentation des capacités des systèmes : une plus grande bande traitée avec une bonne résolution pour augmenter le débit des communications, en tirant profit de l'évolution des technologies CMOS avancées ou des technologies émergentes qui proposent un élément de traitement élémentaire toujours plus rapide. Les axes de recherche développés pour cet objectif portent sur l'innovation architecturale, au niveau système ou au niveau circuit, et la modélisation comportementale multi niveaux multi domaines pour gérer la conception et la simulation de systèmes électroniques de plus en plus complexes.

La recherche de moyens alternatifs pour la propulsion d'un aéronef est primordiale tant la dépendance au pétrole est forte. Le travail proposé dans cette thèse s'inscrit dans le besoin de soutenir les concepteurs de systèmes de propulsion innovants utilisant l'électricité. En partant du constat qu'il est primordial de s'appuyer sur l'analyse de l'aéronef dans sa globalité, nous proposons une approche basée sur les modèles, faisant appel aux modèles d’ingénierie système, aux modèles comportementaux basés sur la physique et à la simulation numérique, et collaborative, car la conception implique de nombreux métiers.L'objectif de cette approche est la création d'un produit virtuel qui est un modèle global multidisciplinaire exécutable du produit pour en faciliter la conception. Une méthodologie est alors construite pour se concentrer sur la relation entre le produit virtuel, ses modèles constitutifs et leur obtention. Le fil directeur de la méthodologie correspond à une recherche d'informations, au moyen de l'analyse des interactions et impacts multidisciplinaires qui apparaissent dans le système, puis l'application de cette information pour la construction d'un modèle d'intention qui permet la requête de modèles comportementaux auprès d'experts. C'est finalement le lien manquant entre la conception globale conduite par l'ingénierie système et la conception basée sur la physique du monde réel qui est implicitement traité dans ces travaux. Pour réaliser l'ensemble de la méthodologie, un nouveau rôle a été défini, le rôle d'architecte de simulation. Cette thèse présente la méthodologie de manière théorique, incluant ses rôles et concepts, puis cette dernière est démontrée sur un cas d'étude correspondant à l'hybridation d'un drone de type hélicoptère. / The research of alternative aircraft propulsion system is mandatory because oil dependence is too strong. The work proposed in this thesis is oriented to support electric based innovative propulsion system designers. Considering that it is important to consider entire aircraft analysis, we propose a model based, with systems engineering models, physics-based behavioral models and numerical simulation, and collaborative, because design require numerous business expertise. The objective of this approach is to build a virtual product, which means a global multidisciplinary executable model of the product under design in order to facilitate its design. A methodology is then developed, focused on the relation between the virtual product, its constitutive models and their acquisition. The methodology director wire corresponds to information research, with multidisciplinary interactions and impacts in the system, and then the application of those pieces of information to build a model of intention which allows requesting a behavioral model from experts. Finally, it is the missing link between global design driven with systems engineering and real physics based design which is implicitly at stake. To perform the methodology, a new role has been defined, the simulation architect. This thesis presents theoretically the methodology, including roles and concepts, and then this methodology is demonstrated on a helicopter based drone study-case.

La recherche de moyens alternatifs pour la propulsion d'un aéronef est primordiale tant la dépendance au pétrole est forte. Le travail proposé dans cette thèse s'inscrit dans le besoin de soutenir les concepteurs de systèmes de propulsion innovants utilisant l'électricité. En partant du constat qu'il est primordial de s'appuyer sur l'analyse de l'aéronef dans sa globalité, nous proposons une approche basée sur les modèles, faisant appel aux modèles d’ingénierie système, aux modèles comportementaux basés sur la physique et à la simulation numérique, et collaborative, car la conception implique de nombreux métiers.L'objectif de cette approche est la création d'un produit virtuel qui est un modèle global multidisciplinaire exécutable du produit pour en faciliter la conception. Une méthodologie est alors construite pour se concentrer sur la relation entre le produit virtuel, ses modèles constitutifs et leur obtention. Le fil directeur de la méthodologie correspond à une recherche d'informations, au moyen de l'analyse des interactions et impacts multidisciplinaires qui apparaissent dans le système, puis l'application de cette information pour la construction d'un modèle d'intention qui permet la requête de modèles comportementaux auprès d'experts. C'est finalement le lien manquant entre la conception globale conduite par l'ingénierie système et la conception basée sur la physique du monde réel qui est implicitement traité dans ces travaux. Pour réaliser l'ensemble de la méthodologie, un nouveau rôle a été défini, le rôle d'architecte de simulation. Cette thèse présente la méthodologie de manière théorique, incluant ses rôles et concepts, puis cette dernière est démontrée sur un cas d'étude correspondant à l'hybridation d'un drone de type hélicoptère. / The research of alternative aircraft propulsion system is mandatory because oil dependence is too strong. The work proposed in this thesis is oriented to support electric based innovative propulsion system designers. Considering that it is important to consider entire aircraft analysis, we propose a model based, with systems engineering models, physics-based behavioral models and numerical simulation, and collaborative, because design require numerous business expertise. The objective of this approach is to build a virtual product, which means a global multidisciplinary executable model of the product under design in order to facilitate its design. A methodology is then developed, focused on the relation between the virtual product, its constitutive models and their acquisition. The methodology director wire corresponds to information research, with multidisciplinary interactions and impacts in the system, and then the application of those pieces of information to build a model of intention which allows requesting a behavioral model from experts. Finally, it is the missing link between global design driven with systems engineering and real physics based design which is implicitly at stake. To perform the methodology, a new role has been defined, the simulation architect. This thesis presents theoretically the methodology, including roles and concepts, and then this methodology is demonstrated on a helicopter based drone study-case.

Les nouvelles technologies en matière d'accès à l'information, de communication sans-fil et de localisation d'informations ouvrent la voie à des innovations majeures dans l'utilisation des systèmes informatiques. Ces avancées permettent d'imaginer de nouveaux usages informatiques dont la mise en œuvre motive le développement de méthodes de conception appropriées. Plus particulièrement, l'informatique mobile combine désormais des enjeux conceptuels tels que l'accès à des services par un utilisateur en mobilité, la généralisation d'outils de localisation, la compréhension de systèmes complexes par un public non-expert ou l'importante variabilité des situations d'exécution. Cette thèse propose un cadre de conception qui adresse certains des enjeux pour la mobilité des systèmes d'information. Dans cette perspective, les attentes des utilisateurs et les contraintes technologiques inhérentes à la mobilité des constituants du système définissent un espace contextuel dont les dimensions sont prises en compte dès les premières étapes de la conception. Le modèle proposé établit comme point d'entrée une description de l'espace géographique du système pour différencier un ensemble de contextes d'exécution. L'énoncé de ces contextes permet de corréler les attentes des utilisateurs avec les capacités techniques de la plate-forme et d'offrir le niveau fonctionnel le plus acceptable dans une situation donnée. Dans un second temps, les différentes fonctionnalités et les données mises en œuvre dans chaque contexte d'exécution peuvent être ordonnées ou filtrées afin d'optimiser la présentation des informations aux utilisateurs. Ces recommandations sont produites par l'analyse conjointe des préférences d'utilisateurs selon leurs interactions et leurs comportements spatiaux. Deux cadres expérimentaux viennent illustrer les propositions du modèle. La conception d'un système mobile de suivi de compétition nautique prend en compte différents contextes d'exécution et adapte un niveau de service à des situations dégradées. Un système de documentation et de visite de campus illustre les algorithmes de recommandation et affine la présentation d'informations localement à chaque contexte d'exécution.

Ces travaux de recherche concernent le domaine de l'ingénierie des connaissances pour laconception de produits et plus particulièrement les phases amont du couple produit-simulation dansle processus de conception.Au cours de ces différentes phases amont, les acteurs d'un même projet utilisent simultanément denombreuses modélisations géométriques et comportementales du produit. Ils peuvent aussi avoirrecours à plusieurs outils logiciels hétérogènes, communiquant très difficilement entre eux.Dans ce contexte, le partage des connaissances entre les différents modèles métiers apparait commeune nécessité. En effet, concevoir un produit implique une gestion des connaissances d'unegranularité fine en tenant compte de leur niveau de maturité et de leur cohérence.Le recours à de nouvelles méthodes et de nouveaux outils est alors nécessaires dans le but desoutenir l'approche globale PLM et continuer à optimiser et rationaliser le processus de conceptionde produits.Dans ce cadre, nous proposons une approche qualifiée de KCM - Knowledge ConfigurationManagement, basée sur la gestion des connaissances de granularité fine, en configurations. Cetteapproche est de nature à favoriser la collaboration entre les acteurs d'un projet, en améliorant lacapitalisation, la traçabilité, la réutilisation et la cohérence des connaissances, utiliséessimultanément dans plusieurs activités en parallèle du processus de conception.Les principaux résultats de notre travail de recherche se structurent autour de trois axes :* Une méthodologie de gestion des connaissances en configurations qualifiée de KCMethod.* Un méta-modèle, baptisé KCModel, de structuration des concepts manipulés parKCMethod.* Une maquette de faisabilité sous forme d'outil logiciel ADES, permettant d'expérimenteret valider notre approche.L'ensemble des résultats obtenus s'articule autour d'une solution logicielle de nouvelle génération,qualifiée de KCManager, permettant de déployer en entreprise l'ensemble de la démarche proposée.

Cette thèse a été effectuée en collaboration entre le Centre de Robotique CAOR de MINES ParisTech et MENSI-Trimble sous convention CIFRE (Convention Industrielle de Formation par la Recherche), afin de concevoir un nouveau système de scanner laser innovant dédié aux systèmes mobiles de cartographie. Pour cela, nous avons développé une méthode d'analyse qualitative des relevés laser et une démarche de conception par simulation d'un système mobile de cartographie. Nous avons ensuite élaboré plusieurs concepts de scanners laser mobiles. A l'aide du simulateur, nous avons virtuellement réalisé ces concepts et avons fait des acquisitions simulées afin d'analyser les données. Après avoir obtenu les résultats de l'analyse, nous avons choisi un concept, réalisé son prototypage et effectué son évaluation en situation réelle.