Le prolongement de la durée de vie des produits fait partie des stratégies d'écoconception en design pour défier l'obsolescence (Cooper, 2010; Chapman, 2009; Van Nes, Cramer, 2006; Papanek, 1995). Il est important pour les designers de produits de considérer autant les caractéristiques matérielles des objets telles que les matériaux et les processus de fabrication, que les caractéristiques immatérielles notamment les comportements et les habitudes des usagers. L'approche du design pour la durabilité émotionnelle (DDE) propose des stratégies permettant la conception d'objets encourageant une relation pérenne avec l'usager ou l'usagère (Chapman, 2005; 2021; Haines-Gadd, 2019). Bien qu'il existe un cadre théorique clair et adapté pour les designers (Haines-Gadd, 2019), le DDE est encore peu utilisé dans la pratique du design. Dans le cadre de la présente étude, il s'agira d'explorer la question de recherche suivante: **comment soutenir la mise en pratique des stratégies du DDE dans le processus de conception des designers de produits?** L'hypothèse de recherche explorée est que les stratégies du DDE gagneraient à être enseignées aux designers de produits au niveau universitaire pour faire partie de leur boite à outils en écoconception. En adoptant une recherche-projet (Findeli, 2015; Frayling, 1993; Raîche-Savoie et Déméné, 2023), l'objectif de la recherche est de mettre en pratique certaines stratégies du DDE dans le processus de conception d'objets afin d'identifier certains défis rencontrés par les designers de produits. Deux phases de collecte de données ont été réalisées : i) une autoethnographie de 4 mois du designer-chercheur a permis de documenter son propre processus de conception ayant abouti à trois concepts de moulins à café; ii) une observation participante lors d'un atelier sur cinq semaines auprès d'étudiants et des étudiantes en 1$^\textup{ère}$ année du Baccalauréat en design de produits (Université Laval), suivi d'entretiens semi-dirigés avec eux et leurs enseignants.es Le premier résultat de cette recherche met en lumière la complexité de la mise en pratique des stratégies du DDE dans le processus de conception relié au manque d'exemples concrets et à la navigation dans l'incertitude à certaines étapes. Le deuxième résultat souligne la manière dont le DDE peut être un levier à la créativité et à la collaboration entre les membres d''une équipe, en plus de représenter une approche pertinente à l'écoconception. / The extension of product lifespan is part of eco-design strategies challenging obsolescence (Cooper, 2010; Chapman, 2009; Van Nes, Cramer, 2006; Papanek, 1995). For product designers, it is important to consider both the material characteristics of objects such as materials and manufacturing processes, and the immaterial characteristics including user behaviors and habits. The approach of Emotionally Durable Design (EDD) proposes strategies for designing objects that encourage a lasting relationship with the user (Chapman, 2005; 2021; Haines-Gadd, 2019). This approach, for which a theoretical framework proposing 9 strategies has been developed by Haines-Gadd (2019), is underutilized in design practice. This issue has led to the following research question: **comment soutenir la mise en pratique des stratégies du DDE dans le processus de conception des designers de produits?** By adopting a research-project approach (Findeli, 2015); Frayling, 1993; Raîche-Savoie & Déméné, 2023), this research wants is to implement certain EDD strategies in the design process to identify the challenges encountered by product designers. Two data activities collection were carried out: i) a 4-month autoethnography of the designer-researcher documenting his own design process resulting in three coffee mill concepts; ii) participative observations during a five-week workshop with first-year students in Product Design (Université Laval), followed by semi-structured interviews with them and their teachers. The first result of this research highlights the complexity of implementing EDD strategies in the design process related to the lack of concrete examples and navigating uncertainty. The second result emphasizes how EDD can act as a creativity enhancer and help collaboration among team members, in addition to being a relevant approach to eco-design.

Les premières phases de conception de produit sont très importantes pour le développement de produits à succès, parce que jusqu'à 90 % des coûts des produits sont verrouillés durant les phases de concept et d'ingénierie. Lors de ces phases, les entreprises impliquent activement leurs fournisseurs à participer au développement du produit. Cependant, la littérature académique n'a pas accordé suffisamment d'attention au lien entre le stade de l'implication des fournisseurs précoce et le stade de production en série subséquente. Les objectifs de l'entreprise, qui développe le nouveau produit, et ses fournisseurs ne sont pas nécessairement alignés, ce qui peut entraîner de graves inefficacités. Par conséquent, l'objectif de cette thèse est de résoudre le conflit d'incitations à l'étape de la conception du produit, lorsque le fabricant d'un nouveau produit implique le fournisseur du composant clé. Cette thèse considère trois scénarios importants de la conception collaborative de produit : (1) les plusieurs conceptions alternatives du composant clé, (2) le développement de composants en parallèle par plusieurs fournisseurs, et (3) le test du composant clé par le fournisseur afin d'apprendre sa qualité. S'appuyant sur la méthodologie de la théorie des jeux non coopératifs, la thèse fournit des prescriptions pratiques sur la façon d'atténuer le décalage d'incitation dans chacun des trois scénarios. / Product design stage is utterly important for successful product development, as up to 90% of the product costs are locked in during the concept and design engineering phases. At these phases, manufacturers of new products actively involve their suppliers to participate in product development. However, academic literature has not given sufficient attention to the link between the early supplier involvement stage and the subsequent mass production stage. The goals of the product developing manufacturer and its suppliers are not necessarily aligned, which can result in serious inefficiencies. Therefore, the objective of this thesis is to resolve the conflict of incentives at the product design stage when a manufacturer of a new product involves a supplier of a key component. This thesis considers three important facets of collaborative product development: (1) multiple alternative designs of the key component, (2) parallel component development by several suppliers, and (3) testing of the key component by the supplier in order to learn its quality. Relying on the methodology of non-cooperative game theory, the thesis provides practical prescriptions on how to mitigate the incentive misalignment in each of the three cases.

Titre de l'écran-titre (visionné le 26 juin 2023) / Ce travail porte sur le problème d'optimisation de forme dans le cadre de la mécanique des solides en petites déformations, et plus spécialement sur les différentes méthodes numériques utilisées pour résoudre le problème. Une présentation de la théorie de la mécanique des milieux continus, axée sur la mécanique des solides, sera présentée. L'équation de l'équilibre dynamique, qui sera utilisée comme équation d'état dans le reste du mémoire, y sera dérivée. Par la suite, un bref rappel de la théorie de l'optimisation dans les espaces de Hilbert sera fait, particulièrement sur les conditions d'optimalité pour des problèmes avec ou sans contrainte. On étudiera également les différents modèles qui existent pour représenter mathématiquement l'espace des formes admissibles, ainsi que les difficultés théoriques qui se cachent derrière le problème d'optimisation de forme. Puis, on s'intéressera aux méthodes numériques utiles à la résolution de ce problème : en premier, des paradigmes de discrétisation pour résoudre l'équation d'état en mécanique seront présentés, notamment la méthode des éléments finis (MEF). Deuxièmement, une revue des différentes techniques d'optimisation numérique sera faite, pour donner une vue d'ensemble des algorithmes qui peuvent être utilisés sur le problème d'optimisation de forme. Finalement, quelques unes de ces méthodes seront implémentées dans le logiciel d'éléments finis MEF++ et testées sur des cas classiques d'optimisation topologique dans le paradigme SIMP, principalement dans le but de faire une analyse de leur comportement sur des instances de dimension élevée, en parallèle, sur une grappe de calcul. / This work is dedicated to shape optimization problems applied to linear elasticity, focusing mostly on the numerical methods used to solve these problems. An overview of continuum mechanics is first presented. The linear dynamic equilibrium equation is derived, as it is the classical state equation for most shape optimization problems in solid mechanics. Subsequently, the theory of optimization in general Hilbert spaces is presented, with emphasis on the existence and uniqueness conditions for optimality, for both constrained and unconstrained problems. Different models for representing shapes mathematically and their known theoretical limitations are also described. Then, numerical methods for the solution of the mechanical state equation are explored, in particular, the finite element method (FEM). A review of different algorithms to solve the discretized optimization problem is done afterwards, to give an overview of the wide array of available methods. Finally, some of those algorithms are implemented in the finite element software MEF++ and are tested on classical topology optimization problems with the SIMP model, mainly to study their performance on high-dimensional instances solved on a parallel computer cluster.

Le changement de paradigme portant la ressource immatérielle qu’est la connaissance au devant des ressources matérielles est à l’oeuvre dans de nombreuses entreprises industrielles. Nos travaux de recherche mettent en lumière les disciplines du management des connaissances et de l’ingénierie des connaissances, apportant des réponses méthodologiques et techniques pour aborder cette ressource. Nous nous intéressons de façon particulière au mode d’exploitation des connaissances par le biais d’objets tangibles (documents, systèmes d’information). Dans ce cadre nous proposons un modèle conceptuel permettant de structurer les outils supports de connaissances d’un organisme. Ce modèle s’adresse principalement aux entreprises ayant une vision processus de leur fonctionnement, conformément à l’ISO 9000. Il a été évalué suivant deux axes. Le premier axe concerne sa capacité descriptive. Nous montrons que le principe de classification à facettes utilisé est apte à être suffisamment précis et complet pour s’adapter à de nombreuses applications. A cet effet, nous exploitons ce principe dans le domaine de l’ingénierie des connaissances et développons un premier démonstrateur permettant de réaliser des échanges automatisés entre fichiers paramétrés. Le second axe concerne l’aptitude du modèle conceptuel proposé à supporter la construction d’un système d’information contribuant à une démarche de management des connaissances. Un démonstrateur implémentant le modèle a été développé et apporte une vision concrète des possibilités offertes par ce dernier. / Most of the industrial companies are currently performing a change of paradigm that places knowledge, immaterial resource by excellence, before material resources. The presented research works enlighten the scientific fields of knowledge management and knowledge engineering, which give methodological and technical answers to tackle this resource. We focus on the exploitation mode of knowledge through concrete objects (documents, information system). In this context, a conceptual model is proposed in order to structure the tools that support knowledge in an organisation. This model is mainly adapted to companies having a process view of their business, as prescribed by the ISO9000. The model is evaluated according two axes. The first axe evaluates the descriptive capacity of the model. We demonstrate that the concept of facet classification used fits the needs of being enough precise and complete to be adapted to many applications. To this end, we test this concept in the field of knowledge engineering and we propose a first demonstrator performing automatic exchanges between parameterised knowledge objects. The second axe evaluates the aptitude of the proposed conceptual model to support the creation of an information system that contributes to a knowledge management approach. A demonstrator that implements this model is proposed and gives a concrete set of capabilities.

Les produits, en tant que différentes composantes d'un message, peuvent jouer un rôle au delà d'une simple utilisation fonctionnelle ou esthétqiue. La perception d'un produit passe aussi par la percption des messages du produit. La thèse présentée est une enquête effectuée pour proposer une méthode afin de transmettre aux utilisateurs, via les produits, les valeurs morales dans le cadre des messages froids. L'objectif de transmettre une valeur morale est d'aboutir à une habitude comportementale correcte et positive chez l'utilisateur.

Aujourd'hui, la qualité perçue d'un produit arbitre de plus en plus le choix du consommateur. Au-delà<br />des performances techniques, les perceptions du client deviennent très influentes dans la décision d'achat.<br />Dans cette thèse, nous proposons une démarche de conception ” orientée client ”, qui permet d'intégrer le<br />consommateur dans les différentes étapes du processus de conception en prenant en compte ses besoins et<br />ses préférences. Dans notre étude, nous appliquons cette démarche à la facture d'instruments de musique,<br />produits pour lesquels les sensations de l'utilisateur sont primordiales et doivent être intégrées lors de la<br />conception/amélioration d'un instrument. Pour étudier ces données perceptives, nous utilisons l'analyse<br />sensorielle et montrons son intégration dans le processus de conception. Notre démarche consiste, dans un premier temps, à mener une étude perceptive sur une famille de trompettes en utilisant un panel d'experts<br />et les outils de l'analyse sensorielle. Ensuite, nous réalisons une étude objective des instruments par la<br />mesure physique d'une grandeur caractéristique : l'impédance d'entrée. Puis, nous utilisons l'analyse de<br />données pour mettre en regard les évaluations perceptives et objectives, afin d'en déduire des règles utiles pour l'optimisation et la re-conception d'un instrument. Enfin, nous proposons d'intégrer des outils de réalité virtuelle dans le processus de conception centrée utilisateur. Ainsi, dans notre application, nous<br />présentons les premières conclusions concernant les simulations sonores par modèle physique.

Le changement de paradigme portant la ressource immatérielle qu'est la connaissance au devant des ressources matérielles est à l'oeuvre dans de nombreuses entreprises industrielles. Nos travaux de recherche mettent en lumière les disciplines du management des connaissances et de l'ingénierie des connaissances, apportant des réponses méthodologiques et techniques pour aborder cette ressource. Nous nous intéressons de façon particulière au mode d'exploitation des connaissances par le biais d'objets tangibles (documents, systèmes d'information). Dans ce cadre nous proposons un modèle conceptuel permettant de structurer les outils supports de connaissances d'un organisme. Ce modèle s'adresse principalement aux entreprises ayant une vision processus de leur fonctionnement, conformément à l'ISO 9000. Il a été évalué suivant deux axes. Le premier axe concerne sa capacité descriptive. Nous montrons que le principe de classification à facettes utilisé est apte à être suffisamment précis et complet pour s'adapter à de nombreuses applications. A cet effet, nous exploitons ce principe dans le domaine de l'ingénierie des connaissances et développons un premier démonstrateur permettant de réaliser des échanges automatisés entre fichiers paramétrés. Le second axe concerne l'aptitude du modèle conceptuel proposé à supporter la construction d'un système d'information contribuant à une démarche de management des connaissances. Un démonstrateur implémentant le modèle a été développé et apporte une vision concrète des possibilités offertes par ce dernier.

Aujourd’hui les entreprises doivent pouvoir offrir de nouveaux produits en continu prenant en considération les nouvelles technologies disponibles afin de satisfaire des clients de plus en plus exigeants et diversifiés. Il est donc primordial pour une entreprise de savoir quels sont les besoins des acteurs intéressés par son produit. L’objectif de ce travail de doctorat est de proposer une nouvelle méthode pour analyser le besoin pour aider les entreprises à mieux définir leurs nouveaux produits. La démarche proposée se décline en quatre phases : description de l’environnement et du fonctionnement des acteurs par la technique du RARe (Ressources, Activités, Résultats), détermination des besoins par la réalisation de quatre types d’opérations sur les ressources de l’acteur puis évaluation et classification des besoins selon le modèle de Kano et enfin comparaison de plusieurs concepts de produits. Pour y arriver, un travail de bibliographie sur la notion de besoin a été réalisé. Cette recherche bibliographique nous a permis également de définir le cahier des charges d’une nouvelle méthode d’analyse de besoin. Ceci a justifié le choix de la méthode RARe, basée sur l’observation des activités de l’acteur, pour comprendre et identifier les besoins. Pour les classer, nous avons utilisé le modèle de Kano, qui distingue les différents besoins existants : basiques, de performance, attractifs et neutres. Nous avons mis au point un calcul d’indicateurs à l’aide d’une formulation matricielle permettant de classifier les besoins et de comparer des concepts de produits. Cette méthode constitue donc un outil d’aide à la décision au début du processus de conception / Nowadays, companies must offer new products continuously and take into consideration new available technologies in order to satisfy more and more exigent and diversified customers. Therefore, it is essential for a company to know what are the needs of the stakeholders interested in its product. The objective of this PhD work is to propose a new method to analyze the need in order to improve the new product definition process in a firm. This tool is a part of a methodology for innovative project management and it is useful before the elaboration of the specification of the new product. The proposed method has four phases: description of the stakeholders’ environment by the RARe technique (Resources-Activities- Results), determination of needs by the realization of four types of operations on the stakeholder’s resources then evaluation and classification of needs according to the Kano model and finally comparison of several products concepts. To achieve this method, a bibliographical work on the notion of need was realized. This bibliographical research also allowed us to define the specifications of a new method for need analysis. Hence, the choice of the RARe method was justified because it is based on the observation of the stakeholders’ activities. To classify their needs, we used the model of Kano, which distinguishes various existing needs: basic, one dimensional, attractive and neutral. We worked out a calculation of indicators by means of a matrix formulation allowing to classify needs and to compare concepts of products. This method thus constitutes a decision-making tool at the beginning of the conception process

RÉSUMÉ : Le travail réalisé dans le cadre de cette thèse porte sur la création d’une méthode de conception de systèmes de management des connaissances (KMS) pour les PMEs. En effet, le management des connaissances (KM) peut leur être très profitable, mais les méthodes permettant de prendre en compte leurs spécificités et leurs besoins se heurtent à plusieurs problèmes, et ne sont donc pas bien adaptées. Nous nous sommes donc demandés comment concevoir un KMS pérenne et adapté pour une PME ? Un état de l’art nous a permis de poser 2 hypothèses. La première porte l’utilisation des caractéristiques et les besoins d’une PME pour sélectionner des outils et pratiques de KM adaptés à l’entreprise, et ainsi construire KMS sur mesure. La seconde porte sur l’accompagnement du concepteur et l’implication des utilisateurs finaux du KMS tout au long de la démarche de conception, de manière à rendre le KMS pérenne, fonctionnel et adapté à l’entreprise. Pour répondre à cette problématique nous proposons une méthode en 3 étapes. La première permet d’auditer l’entreprise sur ses caractéristiques importantes vis-à-vis du KM, et d’identifier ses besoins de KM. La seconde étape propose processus de sélection d’outils et de pratiques prenant en comptes les spécificités et les besoins de la PME. Un KMS basé sur les éléments sélectionnés est ensuite conçu en prenant en compte les ressources et en impliquant les futurs utilisateurs, de manière à garantir une bonne adaptation à l’entreprise. La troisième étape consiste à mettre en place le KMS conçu dans l’entreprise, former les utilisateurs, et leur permettre de faire évoluer le KMS en fonction des besoins émergents. Cette méthode a été appliquée à Sysnav, une PME de 25 employés, et a permis d’obtenir un KMS bien adapté à ses besoins. / ABSTRACT : This thesis focuses on the creation of a knowledge management system (KMS) design method for SMEs. Knowledge management (KM) can indeed be profitable to SMEs, but existing frameworks that take their specificities and needs into account face several problems. We thus interested ourselves in how to design a sustainable and adapted KMS for a SME? A literature study hinted 2 hypotheses. The first is that the characteristics and the needs of the SME can be used to choose KM tools and practices adapted to a SME, and build a custom made KMS. The second concerns the need to guide the designer and to involve the end user in the design process, in order to make the KMS sustainable and adapted. To tackle this problem, we designed a 3-step method. The first step consists in auditing the company’s important characteristics in regard to KM and its needs. The second step offers a tools and practice database and a selection process based on the company audit. The selected tools and practices are then used to design a tailor-made KMS while taking resources into account and involving end users. The third step consists in implementing the KMS in the firm, training the users and allowing them to perform the necessary evolutions according to emerging needs. This method was applied in Sysnav, a 25 employees SME, and resulted in the design of a well-adapted KMS.

En raison de la compétitivité dans le marché des produits chimiques et la demande croissante pour les produits de qualité, l'industrie et l'académie sont à la recherche de nouvelles méthodes pour la conception des produits chimiques. Par conséquent, cette étude propose une approche méthodologique pour faciliter la prise de décisions dans la conception de produits de type émulsion. Les caractéristiques de la méthodologie proposée sont les suivantes: elle propose des méthodes pour l’analyse des besoins de consommateurs, la génération d'idées pour la conception du produit et la sélection du meilleur produit, en prenant en compte la nature multi-variée du problème de conception avec l'intégration de la notion de durabilité dans le processus de conception. La méthodologie comporte trois étapes de conception: Étape de besoins, étape de génération d'idées et étape de sélection d'idées. Dans la première étape, les besoins sont analysés et classifiés en fonction de leur impact sur la satisfaction du client. Ensuite, ils sont traduits aux spécifications du produit avec l’aide des experts et des clients. Les informations de saisie correspondent aux besoins des clients et celles de sortie correspondent aux spécifications du produit, c'est-à-dire des caractéristiques du produit qui peuvent être évaluées. Également, deux méthodes sont utilisées: le modèle de kano et la méthode QFD (Déploiement des Fonctions Qualités). Dans la seconde étape, les produits répondant aux spécifications sont conçus en suivant une démarche en trois phases: 1) le problème de conception est divisé selon un groupe défini de sous-problèmes généraux. 2) Chaque sous-problème est connecté à un groupe de stratégies de solution selon une première matrice de décision prédéfinie. 3) Les stratégies de solution sont connectées avec des ingrédients et des conditions opératoires selon une deuxième matrice de décision. Cette démarche est faite en utilisant deux matrices de décision développées dans cette recherche sur la base de la connaissance de science d'émulsion, ainsi que sur des connaissances des experts. Dans la troisième étape, les alternatives de produit sont évaluées selon le cahier de spécifications définis dans la première étape et les indicateurs de durabilité appropriés. Ces indicateurs sont utilisés pour évaluer et classer les alternatives de produit selon un indice de développement durable global. Pour développer cette étape un ensemble d'indicateurs évaluant la dimension économique, environnementale et sociale de produits est choisi et ils sont intégrés par la mise en oeuvre d’une méthode d'analyse de multi-critère. Finalement, afin d’illustrer la méthodologie, une étude de cas est développée: la conception d'une crème hydratante / Emulsion based chemical products, which belong to the category of micro-structured chemical products, have a broad range of commercial applications. Despite their importance, there is not a general methodology for their design. With the aim to contribute to the progress on this matter, this research presents a product design methodology focused on emulsion design with the following characteristics: it proposes methods for customer needs analysis, product ideas generation and selection of the best product alternative. It considers the multivariate nature of emulsion design by taking into account the multiple effects of design variables into product properties. It integrates sustainability concepts into the product design process. The methodology comprises three design stages: needs stage, ideas generation stage and ideas selection stage. In the needs stage, customer needs are first analyzed and classified according to their effect on customer satisfaction and second translated into product specifications with the aid of experts and customers. The input is customer needs, i.e., statements expressing customers’ desires about the product, and the output corresponds to product specifications, i.e., product characteristics that can be measured. To perform this stage two methods are used: Kano model and Quality Functional Deployment. In ideas generation stage, product concepts accomplishing product specifications are generated in three sub-steps: First, problem specifications are classified into a predefined group of design sub-problems. Second, each sub-problem is connected with one or more pre-defined solution strategies through a prefilled relational matrix. Third, compatible solution strategies are selected and connected to ingredients and processing conditions through a second relational matrix. As result, a set of product concepts is generated. Thisprocedure is developed by the implementation of two relational matrices proposed in this research based on emulsion science and expert knowledge. The first connects sub-problems with solution strategies and the second connects solution strategies with ingredients and processing conditions. In the selection stage, generated product concepts are evaluated according to product specifications. In addition, appropriated sustainability indicators are included to assess and rank product alternatives according to a global sustainability index. To perform this stage, a set of indicators are selected and integrated by the implementation of multi-criteria analysis methods. The application of the methodology is exposed with a case study: the design of a moisturizing cream