L'ingénierie des systèmes mécatroniques nécessite la conception simultanée et pluri-disciplinaire des différents sous-systèmes mécanique, électronique et informatique. Dans ce contexte, ces travaux de thèse s'inscrivent dans le cadre d'un projet plus général portant sur la ``Conception Intégrée en Mécatronique Sûre de Fonctionnement''. Il s'agissait de développer des méthodes devant permettre et faciliter la collaboration entre personnes de spécialités différentes dans le but d'aboutir à un système sûr de fonctionnement sans fixer a priori de contraintes sur un élément du système en particulier. Dans la première partie, nous présentons donc un modèle de vieillissement du transistor MOSFET induit par le mécanisme des porteurs chauds. Nous détaillons ensuite l'étude du vieillissement de structures de bases de l'électronique analogique. Nous proposons une méthodologie de conception permettant de maximiser la durée de vie d'un circuit, donc des micro-capteurs, grâce à l'utilisation du modèle de vieillissement. Dans la deuxième partie, en prenant comme exemple un OTA Miller, nous montrons comment notre méthode permet de concevoir des structures complexes sûres de fonctionnement. Pour clore le manuscrit nous proposons une application originale de notre méthode de conception : un capteur de vieillissement de circuit intégré analogique CMOS.

L'activité de "pronostic de défaillances" est aujourd'hui considérée comme un processus clef dans les stratégies de maintenance industrielle. Cependant, dans la pratique, les outils de pronostic sont encore rares. Les approches aujourd'hui stabilisées reposent sur un historique des incidents assez conséquent pour être représentatif des événements potentiellement prévisibles. L'objet de cette thèse est de proposer un "outil" permettant de prédire la dégradation d'un équipement sans connaissance a priori sur son comportement, et de générer les indicateurs de pronostic permettant d'optimiser les stratégies de maintenance. Dans cet objectif, notre contribution se décline en trois aspects complémentaires.<br>- Un premier volet de travail traite de la formalisation du processus de pronostic. Le concept de pronostic est défini et positionné par rapport aux stratégies de maintenance. Différents mesures typées pronostic sont proposées et les outils utilisables dans ce contexte sont étudiés (nature, applicabilité, guide de choix).<br>- Le coeur du travail porte ensuite sur la spécification d'un système neuro-flou permettant de reproduire l'évolution des propriétés d'un équipement, et de prédire un état de dégradation au cours du temps. Plus précisément les développements visent la proposition d'une architecture neuro-floue permettant de satisfaire un objectif de contrôle de l'erreur de prédiction, quel que soit l'horizon de prédiction.<br>- Nous développons finalement une approche floue/possibiliste d'adaptation des processus classiques d'évaluation prévisionnelle des grandeurs de sûreté de fonctionnement au cas prédictif (fiabilité, MTTF). Ces indicateurs doivent permettre in fine d'optimiser les stratégies de maintenance en tenant compte de l'incertitude inhérente à l'étape de prédiction des dégradations.

Si le but de la reconstruction phylogénétique est d'avoir une idée des relations de parenté réelles entre les êtres vivants, il est bon de ne pas se contenter d'un simple arbre obtenu par l'analyse combinée d'un ensemble de données. En effet, même des clades robustes apparaissant dans un tel arbre peuvent ne pas être fiables. La confiance dans une affirmation phylogénétique ne peut émerger qu'après une comparaison de résultats obtenus par des données indépendantes.<br />Dans un premier temps, la présente thèse propose de mesurer la fiabilité d'un clade à partir d'un indice de répétition prenant en compte le nombre d'occurrences obtenues pour ce clade sur un ensemble d'analyses de données indépendantes, c'est-à-dire peu susceptibles de donner lieu aux mêmes biais de reconstruction. Plus un clade est obtenu un nombre élevé de fois de cette façon, plus il peut être considéré comme fiable. Il est également tenu compte de la présence ou non de clades eux-mêmes répétés et incompatibles avec le clade d'intérêt. Plus un clade est contredit par un clade possédant un grand nombre d'occurrences, moins il doit être considéré comme fiable.<br />Dans une deuxième partie, l'indice de répétition est calculé à partir d'une série d'analyses mettant en jeu environ 200 taxons et basées sur quatre marqueurs nucléaires: Rhodopsine, MLL4, IRBP et RNF213 (ce dernier étant utilisé ici pour la première fois). Ces marqueurs sont analysés suivant des méthodes probabilistes, séparément et en combinaisons de 2, 3 ou 4, ce qui permet de bénéficier des avantages de l'analyse combinée tout en ayant des séries de résultats indépendants à comparer.<br />Les résultats de l'analyse de fiabilité sont ensuite synthétisés sous forme d'arbres incluant en priorité les clades les plus fiables, suivant des méthodes gérant de plusieurs façons les différences d'échantillonnages taxinomiques entre les jeux de données.<br />Les arbres de synthèse obtenus permettent de préciser la structure de la phylogénie des téléostéens acanthomorphes (Actinopterygii : Teleostei). De nouveaux clades fiables sont identifiés à plusieurs niveaux de résolution, et de nouveaux taxons sont placés dans la phylogénie des téléostéens acanthomorphes.

Partant d'un jeu d'instructions spécifique à l'application (domaine des automatismes logiques), on propose une architecture permettant d'exécuter ledit jeu d'instructions et disposant de facilités de test en fin de conception et au cours de la vie du circuit. L'observabilité et la contrôlabilité du composant représentent une partie importante de l'étude. Après examen critique de plusieurs méthodes permettant de faciliter le test (en ligne et hors ligne) du circuit, un choix est réalisé afin d'intégrer dans l'architecture de ce dernier les dispositifs nécessaires à la mise en œuvre de certaines d'entre elles

Cette étude s'inscrit dans le cadre d'un contrat établi entre le laboratoire Circuits et Systèmes et la SNCF. Ce contrat a pour objectif la conception et la validation d'un système de sécurité fer-rivière à base de microprocesseurs

Un système de description des calculateurs à haute sûreté de fonctionnement est proposé et appliqué à des calculateurs existants. Cette description nous conduit à proposer une démarche de conception devant faciliter la validation. Une methode d'évaluation de la sûreté de fonctionnement, destinée à fournir des évaluations pour la certification, est ensuite étudiée. Elle s'appuie sur une démarche non optimiste et permet de prendre en compte certains paramètres difficilement quantifiables (latence d'erreur par exemple). Les deux aspects de cette étude, conception et évaluation, sont appliqués à un calculateur tolérant les pannes développées dans le cadre de ce travail. (CARLl)

Il y a un besoin grandissant pour d'autonomie dans des systèmes temps réel complexes tels que les robots ou les satellites. Ceci met en avant un problème non trivial : d'un côté il y a des systèmes complexes - donc difficiles à valider - avec une intervention de l'humain dans la boucle qui se veut minimale, de l'autre nous avons des domaines où il faut que le système ait un comportement sûr fonctionnellement afin d'éviter les coûts financiers et/ou humains d'une perte ou d'une détérioration du système. Ces deux notions mises en vis-à-vis semblent contradictoires. En effet comment être sûr qu'un système autonome avec un pouvoir décisionnel fort, n'aura pas un comportement non nominal qui pourra menacer le bon déroulement de la mission ? Comment être sûr qu'un satellite n'allumera pas ses réacteurs sans avoir protégé ses capteurs fragiles (objectif de la caméra, ...) ? Une réponse partielle à ce type de problèmes pourrait être d'utiliser un planificateur de haut niveau qui ne donnerait que des plans garantis comme sûrs et valides. Toutefois ces planificateurs n'ont pas un modèle complet des actions qu'ils effectuent et de leurs conséquences. En effet, les directives données par ce planificateur sont généralement affinées en sous tâches par un superviseur. Le planificateur n'a donc pas un contrôle complet sur le moyen d'effectuer cette action. Nous présentons ici les travaux effectués afin d'intégrer un système de contrôle d'exécution en ligne dans une architecture hiérarchisée. Nous décrivons ici la nécessité et le rôle d'un tel composant dans ce type d'architecture. Nous introduisons le R2C, notre contrôleur basé sur les hypothèses synchrones, ainsi que l'outil permettant sa génération en exploitant des techniques issues du model-checking symbolique. Enfin nous discutons de la nécessité de prendre en compte les com-posants décisionnels dans le contrôle afin d'interférer le moins possible avec les décisions prises par ceux-ci. Les résultats obtenus durant des expérimentations sur une plate-forme robotique confirment les idées développées au cours de ce travail et permettent d'en tirer les conclusions et perspectives sur la mise en place d'un contrôle pour l'amélioration de la fiabilité globale de tels systèmes.

Cette thèse a pour objectif de définir un système de stockage pair à pair, nommé Us. Le but principal de Us est de garantir la pérennité des données. Pour cela, Us associe un mécanisme de redondance des données à un processus dynamique de reconstruction.<br /><br />Dans un premier temps, nous avons créé un prototype Us et conçu une interface utilisateur, nommée UsFS, de type système de fichiers. Un procédé de journalisation des données est inclus dans UsFS.<br /><br />Ensuite, nous nous sommes intéressés aux distributions de données au sein du réseau Us. Le but de ces distributions est de minimiser le dérangement occasionné par le processus de reconstruction pour chaque pair. Enfin, nous avons étendu notre schéma de distribution pour gérer le comportement dynamique des pairs et prendre en compte les corrélations de panne.

L'introduction des systèmes embarqués dans l'automobile à commandes électriques (X-by-Wire) pose des problèmes nouveaux et spécifiques pour la tenue des exigences de sûreté de fonctionnement. En effet, ils sont dépourvus de la redondance mécanique (barre de direction, circuit hydraulique...) capable d'offrir un service minimum en cas de dysfonctionnement important de l'électronique. Ces systèmes largement distribués sont particulièrement sensibles aux perturbations d'ordre électromagnétique, et chaque faute transitoire peut éventuellement être la cause d'une défaillance catastrophique.<br />Dans ce contexte, le travail présenté ici est d'ordre méthodologique. En particulier, nous proposons une méthode de vérification des contraintes temps réel en mode nominal (mode non perturbé), et une méthode de prévision quantitative de fautes (mode perturbé) dont l'objectif est de mesurer l'influence des fautes transitoires liées à l'environnement et des performances temps réel du système sur la sûreté (probabilité d'occurrences de défaillances catastrophiques par zone perturbée) de ce même système. Nos travaux ont été appliqués sur les systèmes de direction Steer-by-Wire, mais les méthodes d'évaluation proposées sont génériques. Pour l'instant, seule des préconisations internes aux entreprises sont ciblées. Ainsi, une exigence dont la garantie devrait être prouvée est, par exemple : la probabilité de défaillance catastrophique doit être inférieure à 1.10-9 par heure de fonctionnement. Grâce à la méthode que nous avons développée, cette garantie sera alors complétée par l'évaluation de la fiabilité comportementale du système. Fournissant des résultats quantitatifs, cette technique permet de réaliser plusieurs études de sensitivité, comme, par exemple, l'influence de la durée du cycle de communication sur un protocole de communication de type TDMA (Time Division Multiple Access), l'influence de la diversification dans la redondance des sous-systèmes, ou encore l'influence d'un mécanisme de tolérance aux fautes proposé par TTP/C et FlexRay.

Ces travaux de recherche portent sur l'évaluation de la fiabilité des Transistors Bipolaires à Hétérojonction sur substrat InP au moyen de la mise en place de techniques spécifiques adaptées. Avant tout, les procédés de fabrication de ces composants sont décrits et les caractéristiques électriques statiques sont calculées au moyen de la simulation physique. Ensuite, la caractérisation électrique statique et la modélisation associée permet l'extraction des paramètres du modèle avant les vieillissements accélérés puis leur étude statistique. Puis deux mécanismes électriques spécifiques qualifiés de parasites en relation directe avec la fiabilité de ces composants sont analysés en détail : le claquage de la jonction base-collecteur et le bruit basse-fréquence. Finalement, l'étude des mécanismes de dégradation effectuée à l'issue des vieillissements accélérés sous les différentes contraintes retenues en tension et en température met en évidence une stabilité de la technologie de ces composants.