Dans ce travail de thèse, nous avons proposé des nouvelles approches pour la conception des aménagements cellulaires (AC) et plus particulièrement pour la formation des cellules (FC) de production. La première approche consiste à appliquer la méthode d'analyse en composantes principale sur la matrice d'incidence (produits/machines). La matrice de corrélation statistique est exploitée comme une matrice de similarité. L'analyse du plan principal permet de grouper simultanément les machines en groupes et les produits en machines. Des algorithmes pour l'affection des éléments exceptionnels sont également proposés. Le problème de FC devient plus complexe en présence de gammes alternatives. Dans ce contexte, nous avons proposé une deuxième nouvelle approche qui se base sur l'application de la méthode des plans d'expériences (factoriel, méthode de Taguchi). L'objectif étant de choisir, pour chaque produit, la gamme préférentielle permettant l'optimisation des indicateurs de performance de FC. En plus, ce traitement permet d'introduire un aspect d'analyse de la sensibilité de la solution finale ignorée par les techniques antérieures de la FC. La troisième approche porte sur le développement d'une démarche de conception basée sur la combinaison de la conception axiomatique avec la technique des plans d'expériences. Elle permet de lister et d'ordonner les différentes tâches nécessaires pour concevoir un AC. Les autres approches que nous avons développées sont validées à travers cette démarche. Partant de l'une des solutions initiales de répartition des machines en cellules en présence d'éléments exceptionnels, la quatrième approche proposée consiste à appliquer la méthode de simulation à événements discrets pour évaluer puis améliorer la performance des cellules de production. Plusieurs stratégies pourront être étudiées : admettre des éléments exceptionnels dans les différentes cellules, dupliquer les machines exceptionnelles, etc. Les résultats des études comparatives basées sur plusieurs indicateurs de performance, indiquent que les approches proposées sont efficaces, efficientes et pratiques surtout dans leurs accessibilités à travers la disponibilité de plusieurs logiciels dans le marché.