Le cancer de la prostate est le cancer ayant la plus grande incidence chez l’homme depuis cette dernière décennie. Plusieurs traitements sont utilisés à nos jours pour lutter contre ce cancer parmi eux, nous trouvons la technique du traitement ciblé de la curiethérapie. Cette dernière offre d’importants avantages, mieux tolérée par le patient et ne nécessitant pas une hospitalisation très longue. L’objectif de cette thèse est de concevoir un système intégré pour la robotisation de la curiethérapie de la prostate. Ce concept intégré inclut à la fois un système robotique, son instrumentation intelligente et un logiciel de commande et de supervision. La solution proposée est principalement constituée d’un préhenseur pouvant s’adapter à un robot de type bras articulé et, d’un logiciel de simulation virtuelle, utilisé pour la commande et la supervision en temps réel du système robotique. La conception du préhenseur médical est basée sur une solution modulaire, évolutive et transférable à d’autres gestes chirurgicaux. Une approche de surveillance à base de modèle a été intégrée à ce concept afin de superviser le fonctionnement des actionneurs du système robotique en temps réel, durant les gestes per-opératoires. Des résultats expérimentaux ont été réalisés sur un ensemble de fantômes au laboratoire, en associant un robot industriel. / Prostate cancer is the cancer with the highest incidence in humans over the past decade. Several treatments are used nowadays for lute against this cancer; among them we find the technique of targeted therapy of brachytherapy. This offers significant advantages, better tolerated by the patient and not requiring a long hospitalization. The objective of this thesis is to design an integrated system for the robotization of prostate brachytherapy. This integrated concept includes robotic systems, intelligent instrumentation and software for control and supervision. The proposed solution consists mainly of adaptation of a medical gripper to a robot arm, with integration of virtual simulation for real-time control and monitoring. The description of this solution is made in three parts. The design of the medical gripper is based on modular, scalable and transferable solution. A model based monitoring approach has been integrated into this concept, to oversee the correct functioning of the actuators of the robotic system in real time, during the intra-operative period. Experimental results were performed on a set of phantoms in the laboratory using industrial robot.

Notre thèse veut démontrer les limites des définitions de nouveaux concepts et de nouvelles générations de tours qui sont développées par les professionnels et les chercheurs. Notre approche consiste à mettre l’accent sur la performance énergétique et environnementale, une notion qui n’est pas suffisamment abordée jusqu’à présent dans les tours et que nous cherchons à définir. Nous montrerons les limites et les barrières de l’introduction des mesures de performance dans l’évolution historiques des différentes générations de tours. Nous prenons position des systèmes d’évaluation environnementale et de la réglementation en vigueur dans différents contextes culturels et climatiques. Nous aborderons la question de la performance à plusieurs échelles afin de démontrer que l’équilibre de l’équation de la performance doit être pris dans une perspective de développement durable, et ce en prenant en considération les différentes dimensions du projet. Notre approche analytique et comparative cherche à combler le décalage entre le discours et la réalité, les intentions de départ et les finalités achevées. Enfin nous montrerons comment le processus de conception linéaire actuel des tours doit évoluer afin de viser une conception intégrée où la question de la performance doit être mise au cœur d’une nouvelle approche innovante et collaborative tout au long du cycle de vie du projet. Notre approche critique et analytique vise à démontrer en quoi la tour est-elle performante ? Dans quel contexte ? Avec quelles mesures ? Et comment faire pour améliorer sa performance afin qu’elle puisse mieux intégrer l’environnement urbain de nos villes contemporaines. / Our thesis aims to demonstrate the limitations of new concepts definitions and new generations of towers that are developed by professionals and researchers. Our approach is to focus on the energy and environmental performance, a notion that has not been addressed enough and we are trying to define. We show the limitations and barriers for the introduction of performance measures in the historical evolution of different generations of towers. We take a position of environmental assessment systems and regulations in different cultural and climatic contexts. We address the performance concept at multiple scales to demonstrate that the balance of the performance equation must be understood in a context of sustainable development. Our analytical and comparative approach seeks to bridge the gap between rhetoric and reality, the original intentions and purposes completed. Finally we show how the linear process of current projects must evolve to foster an integrated design where the issue of performance should be placed in the heart of a new innovative and collaborative approach throughout the life cycle of project development. It is important to note that our research work doesn’t aim to defend or refute the potential for energy efficiency and environmental quality of the architectural object of the tower, nor lead to a unique successful model which could be proposed to designers and professionals in the real estate market. Our critical and analytical approach is to demonstrate how the performance is it round? What is its context and measures? How improve it to better integrate the urban environment of our contemporary cities.

Les travaux présentés concernent le domaine de la conception intégrée de produits mécaniques en grande série. La démarche de conception - fabrication concerne la reconception de produits dans le but d'en améliorer les performances. Le contexte général de cette étude se situe d'une part en pleine évolution des relations entre donneurs d'ordres et sous traitants dont une conséquence est notamment le transfert de la partie conception vers les sous traitants et d'autre part dans une évolution industrielle du métier de la forge, du secteur automobile en particulier, vers des produits forgés de hautes qualités dimensionnelles type "net shape". Notre analyse de la conception des pièces en mise en forme montre que les potentialités offertes par les procédés de mise en forme ne sont pas suffisamment exploitées aujourd'hui. La principale raison est le manque d'intégration des connaissances de fabrication dans la conception. Ces constatations nous ont conduit à mettre en place une approche de conception intégrée recouvrant les activités de conception, de fabrication et de contrôle de la fonctionnalité des produits. Cette approche se veut inductive car, selon nous, il est indispensable de baser ces travaux sur l'application afin de prendre en compte toutes ses spécificités. L'approche décrite peut être résumée en trois phases principales: analyse des activités existantes, identification et acquisition des connaissances et des compétences complémentaires nécessaires à l'amélioration des produits, structuration et capitalisation des connaissances. L'application de l'approche aux pignons forgés de différentiel nous a permis de proposer une géométrie d'engrenage originale et propre aux engrenages forgés. Nous avons également mis en évidence par cette approche, la nécessité de développer un dimensionnement mécanique particulier. Nous avons conduit des expertises, dont les détails sont présentés dans le tome 2 classé confidentiel, afin d'obtenir les connaissances complémentaires nécessaires pour l'amélioration de la conception des pignons coniques. La démarche de conception que nous avons mise en place a été appliquée sur deux cas industriels de conception complète de différentiels. Les résultats d'essais d'engrènement ont permis de quantifier les améliorations obtenues au niveau de la géométrie nominale. Des essais de résistance mécanique sur banc d'essai permettront de valider l'ensemble de notre démarche.

Cette recherche vise à proposer une approche intégrée permettant la prise en compte simultanée des paramètres Produits / process dans le cadre d’une fabrication par ajout de matière. Le développement produit est en profonde mutation, prenant en compte les contraintes de personnalisation, de temps de mise sur le marché de plus en plus court, la volonté d’une approche eco-responsable etc. Ce changement de paradigme conduit à s’intéresser au choix du couple matériau /process dès la phase de conception afin de prendre en compte les contraintes liées au procédé identifié. Cette approche multi critère s’intéresse à la fois au couple matériau procédé mais prend en compte les aspect fonctionnels de la pièce. Ainsi ce travail de thèse présente une méthodologie de décision générique, basée sur des outils de prise de décision multicritères, qui peut non seulement proposer une solution satisfaisant les contraintes liées aux matériaux, processus et processus par addition de matière, mais propose également de servir de guide aux concepteurs permettant un choix raisonné basé sur des combinaisons matériau-machine orientées conception et obtenu à partir d’une base de données de 38 fournisseurs internationaux de machine de fabrication par ajout de matière. / The doctoral research focuses to build an integrated approach that can simultaneously handle the product and process parameters related to additive manufacturing (AM). Since, market dynamics of today are constantly evolving, drivers such as mass customization strategies, shorter product development cycles, a large pool of materials to choose from, abundant manufacturing processes, etc., have made it essential to choose the right compromise of materials, manufacturing processes and associated machines in early stages of design considering the Design for AM guidelines. As several criteria, material attributes and process functionality requirements are involved for decision making in the industries, the thesis introduces a generic decision methodology, based on multi-criteria decision-making tools, that can not only provide a set of compromised AM materials, processes and machines but will also act as a guideline for designers to achieve a strong foothold in the AM industry by providing practical solutions containing design oriented and feasible material-machine combinations from a database of 38 renowned AM vendors in the world today.

La notion d'intégration produit-process, c'est à dire le mode de coordination bureau d'études – fabrication permettant la prise en compte des contraintes de fabrication dans la conception, a toujours été présente dans l'histoire de l'entreprise Berliet puis Renault VI. Nous allons montrer dans ce chapitre que l'intégration a donné lieu à l'élaboration de plusieurs dispositifs que nous assimilerons à différents idéaux-types. L'analyse historique mettra en évidence que les dispositifs identifiés n'ont pas de lien entre eux et qu'ils n'ont donc pas engendré un mouvement collectif de transformation du processus de conception autour de la question de l'intégration produit-process.

La plupart des entreprises de fonderie font de plus en plus appel à l'informatique pour faciliter la phase de conception du moule; toutefois son emploi est limité le plus souvent à la simulation de la coulée. L'objectif général est donc d'améliorer l'utilisation de l'outil informatique dans les processus de fonderie. Cette thèse présente l'analyse, faite à partir d'une étude de cas, des possibilités offertes par des logiciels actuels et, lors de leur utilisation, les différents modèles qu'il est nécessaire de générer. La structuration du processus de conception autour d'un support d'intégration produit/process et l'analyse de ces modèles servent de support à la réflexion pour la mise au point d'une méthodologie de conception intégrée en fonderie. Les lacunes actuelles du processus de conception sont identifiées: elles sont caractérisées notamment par des ruptures totales ou partielles de la chaîne numérique c'est-à-dire l'absence ou l'insuffisance de liens inter-modèles qui conduisent à des problèmes de maintien de cohérence globale et à des manques de réactivité lorsque des modifications doivent être apportées. Le cas particulier de l'étape de définition des systèmes d'alimentation (masselottage) est présenté. Pour répondre aux besoins importants de réactivité dans cette phase, une approche basée sur la mise en oeuvre d'outils de simulation rapide est proposée. Elle permet d'évaluer différentes solutions et donc optimiser les systèmes de remplissage et d'alimentation, améliorant ainsi la qualité de la pièce. La validation de cette approche par des outils métiers de simulation numérique est présentée. Une maquette informatique illustrant son intégration avec les outils de CAO du marché est également décrite.

L'objectif principal lors de la conception et du développement de produits est d'augmenter la valeur de ceux-ci. La Valeur comprend deux aspects : la qualité et le coût. Afin de prendre en compte ces deux aspects, cette thèse se focalise sur la conception intégrée des produits et des processus, et en particulier sur la complexité du processus de conception et les incertitudes associées. Cette thèse propose une approche de modélisation systématique pour maitriser les incertitudes et gérer la complexité. Cette approche comprend deux phases: détermination du modèle et analyse du système. La première phase contient deux propositions : une approche de modélisation de produits basée sur la modélisation des flux d'énergie dans le cadre méthodologique Characteristics-Properties Modelling (CPM). Cette approche donne un cadre qui permet de facilité la transition d’une vue fonctionnelle à une vue structurelle associée à une modélisation quantitative. La seconde proposition porte sur l’aide du concepteur lors de la conception concurrente (IPPD) où à la fois les performances et les coûts sont pris en compte. Cette approche est basée sur le flux du processus en respectant le même cadre (CPM), elle donne aussi un cadre pour la transition fonctionnelle / structurelle. Les modélisations structurelles quantitatives permettent l’analyse de sensibilité, l’analyse des tolérances et l'optimisation. L’application de l'approche est démontrée par une étude de cas industriel.Grâce à cette approche, les caractéristiques modifiables et pertinentes du produit peuvent être déterminées. Le tolérancement peut être intégré dans le processus de conception et son impact sur la performance du produit peut être analysé. Les relations quantitatives du produit, du processus sont identifiées. Les incertitudes dans les relations et dans toutes les étapes de la modélisation peuvent être élicitées et maitrisées. Cette approche systématique donne un cadre pour le concepteur à travers le processus de conception pour prendre des décisions dans tous les niveaux de décomposition sur la base de la fonction requise et le coût de fabrication. L'approche est applicable tant pour la modélisation d'un produit existant (une approche d'optimisation), tant pour la modélisation d'un nouveau produit (phase de conception conceptuelle). / The main objective in product design and development is to increase the value of a product. Value includes two aspects of quality and cost. In order to take into account both aspects, this thesis aims at Integrated Product and Process Design, especially on product design complexity and its inherent (associated) complexities. This thesis proposes a systematic modelling approach to reduce uncertainty and manage complexity. The approach includes two phases: model determination and system analysis. The first phase contains two propositions: first, a product modelling approach based on energy flow modelling in the framework of Characteristics-Properties Modelling (CPM). This approach gives a modelling framework for a smoother transition from functional to structural views, with a quantitative modelling. The second proposition is to help the designer for decision making in concurrent designing (IPPD) where both performance and cost are taken into account. This approach is based on the process flows in the same framework (CPM). The second phase is to use the determined model of phase 1 to analyse the system. So, phase 2 includes sensitivity analysis, tolerance analysis and optimisation. An application of the approach is demonstrated through an industrial case study.Thanks to this approach, effective modifiable characteristics of the product on its performance are determined. Tolerancing can be integrated in design process and its impact on the product performance can be analysed. Quantitative links in product, in process and between product elements and process elements are identified. Uncertainty in the links and every step of modelling can be elicited and managed. This systematic approach gives a pathway to the designer through the design process to make decisions in every level of decomposition based on the required function and cost of manufacturing. The approach is applicable for both modelling an existing product (optimisation approach) and modelling a new product (conceptual design phase).

La coloration est un vecteur de la qualité des produits qui permet aux entreprises de renforcer leur communication, d'affiner le positionnement de leur offre et de dynamiser un marché qui se banalise. Elle met en jeu des processus de décoration qui sont en pleine mutation, génère des coûts spécifiques et nécessite une gestion de la diversité. Face à ces enjeux, des incompréhensions entre les industriels et les coloristes engendrent des dérives des délais et des coûts des projets. Afin de passer d'une pratique isolée de la coloration à une conception intégrée au processus de conception global du produit, nous avons entrepris de formaliser l'intervention des coloristes. Pour ce, nous avons alors avancé deux hypothèses de recherche.

Le processus de conception de produits est un des moteurs de la performance et de la compétitivité des industries manufacturières.Sa mise en oeuvre au sein des organisations industrielles a évolué ces dernières décennies,passant d'une juxtaposition séquentielle des tâches à l'ingénierie concourante et à la conception parallèle et intégrée. Les méthodes et outils de conception doivent supporter ces nouveaux schémas de l'activité de conception.Pour répondre à cette problématique,cette thèse interroge dans un premier temps la modélisation du processus de conception intégrée,opposant aux approches par phases un modèle co-évolutif décrivant l'évolution des deux domaines du problème et de la solution via la mise en oeuvre itérative de quatre activités de conception.L'aide à la conception peut alors être envisagée sur la base de ce modèle,autorisant à travers un formalisme objet une mise en oeuvre opportuniste des outils existants.

Ce travail de thèse concerne la création* d'environnements de conception intégrée en génie électrique. Cette problématique est abordée d'un point de vue méthodologique. Nous avons commencé par faire une synthèse de l'activité de conception et des outils aidant le concepteur en génie électrique. A partir de cette étude, nous avons montré le besoin d'un support informatique permettant d'automatiser partiellement l'interaction entre les outils et de réutiliser les processus de conception menés par le -concepteur. Pour 'cela, nous -avons développé le concept de Plates Formes Intégrées dédiées à la conception en génie électrique. Nous avons mis en place une démarche pour réaliser des couplages réutilisables entre les outils hétérogènes de conception permettant le transfert de paramètres. Pour l'implémentation du modèle proposé, nous avons mis en oeuvre un modèle Serveur d'Objets en Java en encapsulant les logiciels de Conception dans des Composants. En dernière partie, nous proposons un prototype de plate forme pour la Conception Intégrée.