L'objet des travaux de cette thèse est de proposer de nouveaux processus de définition de tests (testabilité), de nouvelles méthodes de tests, ainsi que de nouvelles méthodes d'interprétation des tests (diagnostic). Ces travaux ont été menés dans le cadre de l'aéronautique et ont porté dans un premier temps sur l'identification des besoins en diagnostic des hélicoptères. Les problématiques liées au test et au diagnostic des hélicoptères portaient sur : - La non-détection de certaines défaillances - L'occurrence de nombreuses fausses alarmes - L'ambiguïté de localisation de défaillances Dans un premier temps nous avons réalisé l'état de l'art des recherches en diagnostic, ceci afin de sélectionner les technologies et méthodologies permettant de répondre aux problématiques identifiées. Les technologies candidates ont ensuite été architecturées afin de proposer un traitement intégré permettant de répondre à l'ensemble des besoins identifiés. Ainsi nous avons travaillé sur les méthodologies de définition du test, aux moyens d'outils de simulation de la testabilité. Nous avons aussi défini de nouvelles méthodes de test permettant de déterminer l'état de capteurs analogiques aux moyens d'algorithmes basés sur des évaluateurs de calcul de variation de l'écart type, du facteur de forme et du rapport signal sur bruit. Nous avons ensuite travaillé sur l'amélioration du diagnostic au niveau système à l'aide d'automates temporisés afin de simuler le fonctionnement des arbres de tests élémentaires. Ces travaux ont ensuite conduit à la modélisation et au diagnostic des systèmes complexes à l'aide des diagrammes d'état, des arbres de défaillances dynamiques, ainsi que leur simulation à l'aide des réseaux de Petri. Les modèles utilisés ont été complétés au moyen de nouvelles portes dynamiques. Ces travaux ont été appliqués au monde aéronautique, sur plusieurs hélicoptères et ont fait l'objet de deux brevets.

Cette thèse a été réalisée en cotutelle entre l'Université Technique Nationale Ivan Pul'uj de Ternopil (TNTU, Ukraine) et l’Université Blaise Pascal (Clermont-Ferrand, France). Les travaux ont été effectués au sein de l'Institut Pascal de l’Université Blaise Pascal - Clermont II, de l’IFMA et du CNRS, dans le thème scientifique Matériaux actifs et intelligents, modélisation multi-échelle de l'axe Mécanique, Matériaux et Structures, et au sein de l'Institut Français de Mécanique Avancée. La thèse présentée appartient au domaine scientifique de la mécanique de la rupture et la science des matériaux. L'objectif de la thèse est de développer la méthodologie analytique et expérimentale pour la durée de vie résiduelle des collecteurs du surchauffeur dans les centrales thermiques, en tenant compte des caractéristiques de fonctionnement de chargement thermomécanique. La prédiction de la durée de vie est une tâche cruciale pour un fonctionnement continu des éléments structuraux très chargés et fait partie d'un problème plus large, couvert dans la recherche de la résistance et la durabilité des éléments structurels à haute température dans les équipements d'énergie générateur. Le mémoire décrit l'influence de la température de fonctionnement sur la vitesse de propagation des fissures de fatigue et micromécanismes de rupture dans le matériau du collecteur de surchauffeur. / This thesis was performed under the cotutelle agreement between Ternopil Ivan Pul’uj National Technical University (TNTU, Ukraine) and Blaise Pascal University (Clermont Ferrand, France). The thesis was carried out within Pascal Institute of the Blaise Pascal University - Clermont II, the IFMA and the CNRS, in the Scientific Theme “Active and Smart Materials and Multiscale Modeling” of the Mechanics, Materials and Structures Department, and within the French Institute for Advanced Mechanics. The presented thesis belongs to the scientific field of fracture mechanics and material science. The aim of the thesis is to develop the analytical and experimental methodology for the residual lifetime estimation of the superheater collectors at thermal power stations (TPS), taking into account the operational features of thermomechanical loading. Prediction of lifetime is crucial task for continuous operation of heavy loaded structural elements and is a part of a broader problem, covered in the research of the strength and durability of high temperature structural elements in power-generating equipment. The thesis describes the influence of operating temperature on the fatigue crack growth rate and fracture micromechanisms in the material of the superheater collector.

Les travaux de recherche présentés dans ce manuscrit de thèse ont pour principal objectif d’aider à comprendre les différents mécanismes et phénomènes qui interviennent lors de l’interaction d’un laser avec un semiconducteur dans une analyse de circuits intégrés submicroniques. Le but étant de maitriser et améliorer les techniques d’analyse par laser en mode sonde. La miniaturisation et la densification des composants électroniques fait que les techniques d’analyse par laser atteignent leurs limites. Connaitre l’impact des différents paramètres physiques, optiques et électriques sur une analyse sonde est un facteur clé pour pouvoir améliorer la compréhension des signaux sonde mesuré. Ces travaux montrent également l’effet non négligeable de la température sur les techniques d’analyse par laser en mode sonde. / The main objective of the presented research work in this PhD thesis is to help to understand the different mechanisms and phenomena involved in the interaction of a laser with a semiconductor in the analysis of a submicron integrated circuit. The aim is to master and improve the Electro Optical Probing techniques. Miniaturization and densification of electronic components lead the failure analysis techniques using Laser to their limits. Knowing the impact of different physical, optical and electrical parameters on a probing analysis is a key to improve the understanding the measured EOP signals. These studies also show the significant effect of temperature on the EOP techniques.

Ce manuscrit de thèse illustre l’ensemble des travaux de recherche répondant aux problématiques de traitement des données issues des techniques de localisation de défauts. Cette phase de localisation étant une étape déterminante dans le processus d’analyse de défaillances des circuits submicroniques, il est primordial que l’analyste exploite les résultats de l’émission de lumière et du sondage laser. Cependant, ce procédé d’expertise reste séquentiel et dépend uniquement du jugement de l’expert. Cela induit une probabilité de localisation non quantifiée. Afin de pallier ces différents défis, nous avons développé tout au long de cette thèse, une méthodologie d’analyse multimodale et multicritères exploitant le caractère hétérogène et complémentaire des techniques d’émission de lumière et de sondage laser. Ce type d’analyse reposera sur des outils de haut niveau tels que le traitement du signal et la fusion de données, pour au final apporter une aide décisionnelle à l’expert à la fois qualitative et quantitative.Dans un premier temps, nous détaillerons l’ensemble des traitements utilisés en post-acquisition pour l’amélioration des données 1D et 2D. Par la suite, l’analyse spatio-temporelle des données en sondage laser sera explicitée. L’aide décisionnelle fera l’objet de la dernière partie de ce manuscrit, illustrant la méthode de fusion de données utilisée ainsi que des résultats de validation. / The purpose of this manuscript is to exhibit the research work solving the issue of data processing stem from defect localization techniques. This step being decisive in the failure analysis process, scientists have to harness data coming from light emission and laser techniques. Nevertheless, this analysis process is sequential and only depends on the expert’s decision. This factor leads to a not quantified probability of localization. Consequently to solve these issues, a multimodaland multicriteria analysis has been developped, taking advantage of the heterogeneous and complementary nature of light emission and laser probing techniques. This kind of process is based on advanced level tools such as signal/image processing and data fusion. The final aim being to provide a quantitive and qualitative decision help for the experts.The first part of this manuscript is dedicated to the description of the entire process for 1D and 2D data enhancement. Thereafter, the spatio-temporal analysis of laser probing waveforms will be tackled. Finally, the last part highlights the decision support brought by data fusion.

Dans le système économique actuel, innover en mettant sur le marché, toujours plus rapidement, des systèmes de plus en plus complexes est une nécessité absolue pour bon nombre d'entreprises. Mais comment conserver un niveau de maîtrise de risque acceptable dans un tel contexte ? L'AMDEC, déployée sur l'ensemble des composants ou fonctionnalités du système, par son coté chronophage, ne peut à elle seule, constituer une réponse convenable. Aussi, après une première partie consacrée au descriptif des méthodologies d'analyse de risques classiquement déployées en conception, puis à celles classiquement utilisées en phase industrialisation, nos travaux se sont portés à deux niveaux : - L'amélioration des outils classiques, soit au niveau de leur enchainement, au niveau de leur mise en œuvre comme pour l'AMDEC menée de telle sorte qu'elle soit plus efficiente, ou au niveau de leur finalité comme pour l'APR utilisée pour le paramétrage des outils d'analyse à déployer dans un second temps. - La proposition de nouvelles méthodologies comme la matrice d'impact globale, outil permettant de synthétiser QFD, AMDEC Processus et Plan de Surveillance en un seul et même document, ou comme le traitement des défaillances sécuritaires par un arbre de défaillance jumelé avec une approche SIL issue de la norme CEI 61508.

Dans le domaine des applications avioniques, des dispositifs d'électronique de puissance sont susceptible d'être placés sur le réacteur avec, dans le pire des cas, une température ambiante de 200°C et des cycles thermiques compris entre -55°C et 200°C.<br /><br /> La première partie de cette étude présente les caractérisations électriques de composants à semi-conducteur, afin de justifier le choix des diodes Schottky SiC et de transistor CoolMOS Si pour une utilisation à haute température. Ces composants sont alors intégrés dans un véhicule de test (module de puissance) adaptée à une localisation sur le réacteur. L'objectif est d'évaluer les performances électriques des éléments actifs à haute température, et la technologie d'assemblage par brasure des substrats céramiques sur une semelle AlSiC. En complément d'une campagne expérimentale, s'appuyant sur un cyclage thermique de grande amplitude, une évaluation numérique des sollicitations dans l'assemblage permettra de mieux comprendre les mécanismes de défaillances et les moyens permettant d'augmenter la durée de vie des modules de puissance dans ces conditions d'utilisation.<br /><br /> Afin de trouver des solutions d'intégration et de chercher à améliorer la durée de vie des assemblages, la dernière partie de cette étude présente les résultats expérimentaux, dans des conditions tout aussi sévères, pour de nouveaux véhicules de test, sans élément actif, composés de substrats céramiques de technologie différente. Les produits testés comportent des céramique AlN et Al2O3 dont les métallisations, avec ou sans dimples, présentent des géométries différentes. Nous évaluerons également, des substrats de technologie AMB avec des solutions DAB et Si3N4. Finalement, une nouvelle étude numérique est réalisée sous ANSYS dans le but d'estimer l'influence ce des substrats céramiques sur la durée de vie de l'assemblage. Finalement, nous tenterons de proposer des règles de conception permettant d'augmenter la durée de vie des assemblages de puissance.

Les HEMT AlGaN/GaN sont en passe de devenir incontournables dans le monde de l'amplification de puissance radiofréquence, grâce à leurs performances exceptionnelles. Cependant,en raison de la relative jeunesse de cette technologie, des études de fiabilité dans plusieurs modes de fonctionnement sont toujours nécessaires pour comprendre les mécanismes de défaillance propres à ces composants et responsables de leur vieillissement. Cette étude porte sur l'analyse des défaillances dans les transistors HEMT AlGaN/GaN de puissance,en régime de fonctionnement de type RADAR (pulsé et saturé). Elle s'appuie sur la conception d'amplificateurs de test, leur caractérisation et leur épreuve sur bancs de vieillissement. La mise en place d'une méthodologie visant à discriminer les mécanismes de dégradation prépondérants, conjointement à une analyse micro-structurale des composants vieillis, permet d'établir le lien entre l'évolution des performances électriques et l'origine physique de ces défauts.

La qualité de contrôle des dirigeants est susceptible d'avoir un impact sur la réduction des scandales financiers. Une analyse fondée sur les théories contractuelles enrichie des travaux portant sur les théories des organisations et des parties prenantes permet de cerner trois sources d'efficacité de contrôle : la compétence, l'indépendance et le processus de nomination. La démarche analytique suivie a conduit à une étude de cas approfondie et une enquête auprès des entreprises. Il ressort des analyses effectuées que les mécanismes de contrôle sont défaillants ; et le comportement organisationnel des entreprises observées n'influence pas leur performance. Cette thèse a identifié les causes de défaillance et proposé des recommandations pratiques nécessaires à renouveler les fondements théoriques en matière de gouvernement d'entreprise.

Notre travail porte sur la surveillance industrielle, processus couramment décomposé en deux phases : la détection et le diagnostic. Nous proposons ainsi un système dynamique d'aide à la surveillance, sous la forme de deux outils exploitant les techniques de l'intelligence artificielle. Le premier réalise une détection dynamique intelligente à l'aide des réseaux de neurones récurrents à fonction de base radiale. Le second, basé sur un réseau neuro-flou, effectue une aide au diagnostic. <br />A partir de l'observation de données capteurs, l'outil de détection détermine l'état du système en associant un degré de possibilité à chacun des modes de fonctionnement. A partir de ces informations, l'outil de diagnostic recherche les causes les plus probables (diagnostic abductif) pondérées par un degré de confiance. En complément et dans une optique à la décision, nous avons veillé à ce que l'opérateur puisse ajouter des informations supplémentaires. Notons que la configuration et l'initialisation des outils implique de connaître l'historique et les données de maintenance du système. Nous exploitons pour cela les AMDEC et Arbres de Défaillance des équipements surveillés. La partie applicative de cette thèse se décompose en deux points : l'intégration logicielle de l'ensemble du travail sur un ordinateur industriel (démarche UML + implémentation) ainsi que l'application sur un système de transfert flexible de production.

Les travaux présentés dans ce mémoire concernent la modélisation des comportements erronés du logiciel et la validation des tests. L'absence d'un modèle des fautes logicielles pose le problème de la confiance que l'on peut accorder aux tests par rapport à l'élimination des fautes dans un programme. Cette confiance serait accrue si on pouvait mesurer la capacité de jeux de tests à révéler des fautes injectées dans un programme. Cependant, les méthodes d'injection de fautes, telles que l'analyse de mutation, suscitent des critiques liées à la représentativité des fautes injectées vis-à-vis de fautes réelles (c'est-à-dire effectivement introduites au cours du développement du logiciel). S'il paraît illusoire de démontrer la représentativité des fautes artificielles, étant donné l'absence d'un modèle de fautes complet et parfait, il nous paraît intéressant d'évaluer la représentativité des erreurs générées par des fautes artificielles vis-à-vis des erreurs dues à des fautes réelles. Les études expérimentales que nous avons menées, portent sur deux programmes séquentiels (appelés ETUD et LOCALES), issus d'applications critiques du nucléaire. Elles ont eu pour objet d'analyser les erreurs générées au cours de l'exécution du logiciel. Nous avons ainsi pu comparer, pour chacun de ces deux programmes, les erreurs et les comportements erronés générés, d'une part par des fautes réelles et, d'autre part par des fautes artificielles (de type mutations). Nos résultats expérimentaux permettent de montrer que les erreurs et les comportements erronés produits par des mutations peuvent être représentatifs de ceux générés par de fautes réelles. La première série d'expériences, sur le programme ETUD, a permis de définir un modèle des comportements erronés, à partir d'une représentation de l'état interne d'un programme en cours d'exécution. Ce modèle permet d'expliquer, par l'analyse des dépendances du programme, les mécanismes de création, d'annulation et de masquage d'erreurs. La deuxième série d'expériences, sur le programme LOCALES, permet d'expliquer les similitudes observées entre divers comportements erronés en appliquant le modèle proposé. En conclusion, la bonne représentativité des erreurs générées par les mutations nous permet de réhabiliter l'analyse de mutation en tant que technique de validation des tests du logiciel et d'en proposer des applications à des fins industrielles.