Le développement, l'exploitation et la maintenance des systèmes urbains intelligents sont des tâches très complexes et impliquent de nombreux acteurs de différentes disciplines et domaines. Dans la plupart des cas, ces systèmes se trouvent à différentes phases de conception, de déploiement et d'exploitation, c'est-à-dire à différentes phases de leur cycle de vie. Par conséquent, les concepts de gestion du cycle de vie sont très importants pour mieux gérer le développement des villes intelligentes en tant qu'écosystème complet à travers les différentes phases du cycle de vie. Cet argument est étayé par les résultats de notre enquête sur les villes intelligentes, où les informations récoltées des parties prenantes interrogées prouvent la pertinence d’une approche cycle de vie pour répondre aux neuf préoccupations identifiées; non alignement sur les objectifs stratégiques, échec réglementaire au niveau des différentes phases, retard dans le «time to market», processus disjoints, partage des connaissances et traçabilité des données difficiles, échange inefficace de données/informations; et utilisation inefficace et inefficiente des infrastructures. Pour répondre aux préoccupations mentionnées ci-dessus, cette thèse propose l'application des éléments fondamentaux du cycle de vie aux villes intelligentes, ce qui nécessite l'introduction de la notion de temps dans la modélisation urbaine intelligente en ajoutant le point de vue « cycle de vie » comme nouvelle dimension de leurs architectures multicouches. L'approche proposée comprend deux éléments. Le premier est le modèle tridimensionnel qui permet aux développeurs de villes intelligentes d'envisager trois points de vue : les couches de l'architecture, le temps (phases du cycle de vie) et les domaines. Le deuxième correspond à la notion d'interaction qui permet l'intégration entre les systèmes de gestion du cycle de vie et les plateformes IoT. Cette approche est validée à travers un cas d'utilisation d’un système de stationnement intelligent « Smart Parking », proposé dans le cadre de la Coupe du Monde™ de la FIFA 2022. Le système de stationnement intelligent proposé est stratégiquement aligné sur les objets Smart Qatar et relie toutes les parties prenantes concernées à travers les différentes phases du cycle de vie. Pour assurer l'interopérabilité sémantique, le système de stationnement intelligent utilise les normes DATEX II pour les données statiques et dynamiques liées au stationnement. Enfin, le cas d'utilisation met l'accent sur l'intégration entre les données liées au cycle de vie et les données IoT à travers l'interaction entre un système de cycle de vie Aras Innovator® (construction de nomenclatures, gestion de configurations, etc.) et une plate-forme d’implémentation de référence IoT O-MI/O-DF (publication peer-to-peer, découverte d'informations liées au stationnement sous une forme agrégée). / Smart city system development, operation and maintenance are very complex tasks and involve numerous stakeholders from different disciplines and domains. In most cases, these systems are at different phases of design, deployment and operation, i.e. at different phases of lifecycle. Hence, lifecycle management concepts are very important to better manage smart city development as a complete ecosystem across different phases of lifecycle. This argument is supported by the findings of our smart city survey, where the information gathered from interviewed stakeholders proves the relevance of a lifecycle approach to address the identified nine concerns; non-alignment to strategic objectives, regulatory failure at different phases, delay in “time to market”, disjointed processes, difficult knowledge sharing and data traceability, inefficient and delayed exchange of data/ information, and inefficient and ineffective use of infrastructure.To address the abovementioned concerns, this thesis proposes the application of lifecycle management concepts in smart cities, which requires the introduction of the time notion to smart city modeling by adding the lifecycle viewpoint as a new dimension to the multi-layered architecture. The proposed smart city lifecycle-based approach consists of two components. First, the three-dimensional model that enables smart city developers to consider three viewpoints: Architecture Layers, Time (Lifecycle Phases), and Domains. Second, the interaction approach that enables integration between lifecycle management systems and IoT platforms. This approach is validated through a use-case of Smart Parking System, proposed as part of the FIFA World Cup™ 2022. The proposed smart parking system is strategically aligned to Smart Qatar objectives and connects all relevant stakeholders across the different lifecycle phases. To ensure semantic interoperability, the smart parking system uses the DATEX II standards for static and dynamic parking related data. Finally, the use-case focuses on the integration between lifecycle related data and IoT data through the interaction between Aras Innovator® lifecycle system (BoM construction, configuration management, etc.) and the O-MI/O-DF IoT Reference Implementation Platform (peer-to-peer publication and discovery of parking-related information in an aggregated form).

Les travaux sur le contexte augmenté en conception produit, permet de sensibiliser les concepteurs sur leur choix en conception pour l'assemblage. L'approche présentée conclura sur la méthode pour développer un démonstrateur informatique, basé sur des cas d’études de conception mécanique. L’objectif de celui-ci est de capturer l’intention de conception, afin de proposer une aide utile aux acteurs métier, comme un support de conception, dans la prise de décisions, la vérification/validation, et la structuration de données. / Works on the design context augmentation in product design, makes it possible to make awareness designers on their choice in the design for assembly. The presented approach will conclude on the method to develop a informatic system, based on case studies of mechanical design. The purpose of the project is to capture the design intent, in order to provide useful assistance to stakeholders, such as design support, decision making, verification/validation, and data structuring.

Les équipements électroniques envahissent progressivement l'univers quotidien. D'aucuns souhaiteraient que ces équipements puissent intelligemment réagir à l'activité de l'utilisateur afin de l'assister dans ces activités de tous les jours. Le domaine de l'Informatique Pervasive adresse la vision de ce monde naturellement numérique assistant les individus sans être intrusif.<br /><br />Face aux défis de l'Informatique Pervasive dans les réseaux locaux, notamment la distribution, l'hétérogénéité et la dynamique des équipements, cette thèse répond par une ligne de conduite et l'approche logicielle Home SOA. Cette ligne de conduite distingue les situations où les solutions protocolaires sont pertinentes et ramène les autres situations à des problèmes de génie logiciel. Parmi les solutions protocolaires, la proposition d'une interface uniforme de gestion de cycle de vie logiciel dans le Comité de Travail UPnP Device Management est une des contributions importantes. <br /><br />Le Home SOA est l'association de technologies de développement modulaire et d'un ensemble de patrons de conception orientés objets. Au-delà de l'orientation objet, le Home SOA exploite les modèles récents de composants à services et le concept de plateforme de services. Les pilotes orientés service masquent les aspects distribués tout en réifiant la dynamique des entités pervasives sur la plateforme. Les pilotes raffinés adaptent les objets mandataires dans des interfaces à la sémantique du domaine d'application visé. La contextualisation des services de la plateforme alliée à une automatisation de la sélection de service achève de simplifier le développement d'applications pervasives. Le cadriciel est implémenté au-dessus de la plateforme OSGi et est validé par la réalisation d'applications conscientes du contexte et mixant des domaines d'applications distincts dans le réseau domestique.

Dans le contexte concurrentiel actuel, les entreprises issues des secteurs automobile et aéronautique doivent impérativement mettre en place, de manière efficace, des stratégies d'ingénierie intégrée et de gestion de cycle de vie des produits, ceci afin de maintenir leurs facteurs de compétitivité, tels que la productivité, l'efficacité et la flexibilité, en particulier en phase de début de cycle de vie des produits (développement et industrialisation). Dans ce contexte, une condition industrielle nécessaire est requit pour l'intégration des contraintes liées aux différentes phases du cycle de vie du produit au sein du processus de développement avec le support de systèmes permettant la gestion des données-informations-connaissances. Dès lors, il est important d'apporter, le plus tôt possible, une aide à la décision en ingénierie, afin de fournir un produit se prêtant aux problématiques liées aux phases de son cycle de vie. Ce travail de thèse s'inscrit dans les domaines de la conception intégrée et de la gestion des informations techniques, plus particulièrement centrée sur le produit et sa séquence d'assemblage. Celui-ci a consisté à la mise en place d'un modèle multi-vues baptisé MUlti-Vues Orienté Assemblage (MUVOA) visant à cartographier les concepts dans les domaines du produit et du processus d'assemblage pour la définition, la propagation et la traçabilité des informations du couple produit-process. Un ensemble de vues interdépendantes (fonctionnelle, comportementale, structurelle, géométrique, technologique et contextuelle) a été défini en fonction des profils (rôle, préoccupation, termes métier, processus métier, etc.) des acteurs métier impliqués dans les questions de conception orientée assemblage, à savoir l'architecte produit, le gammiste, le concepteur et l'expert process. Sur la base de ce modèle MUVOA, un cadre méthodologique baptisé Proactive ASsembly Oriented DEsign (PASODE) a été proposé, ceci afin de définir une séquence d'assemblage optimale dans les phases préliminaires du processus de développement, et de l'utiliser pour définir un contexte d'assemblage à base de squelettes dans la vue géométrique produit. De ce fait, le cadre méthodologique PASODE proposé regroupe trois approches, telles que : l'approche basée sur l'algorithme ASDA (Assembly Sequence Definition Algorithm) dédiée à la définition/planification de séquences d'assemblage en phases préliminaires du processus de développement des produits, l'approche SKL-ACD (SKeLeton-based Assembly Context Definition) dédiée la définition d'un contexte d'assemblage à base de squelettes géométriques, et l'approche PRM (Product Relationships Management) dédiée à la gestion des relations du produit à différents niveaux d'abstraction en contexte PLM. Le modèle MUVOA ainsi que le cadre méthodologique PASODE ont été mis œuvre dans un outil informatique appelé PEGASUS, situé à l'interface des systèmes PLM (Product Lifecycle Management) associés à la gestion des informations techniques du couple produit-process, tels que les systèmes PDM (Product Data Management), MPM (Manufacturing Process Management) et CAO (Conception Assistée par Ordinateur). Cette implémentation informatique, basée sur la méthode Modèle Vue - VueModèle et le langage C#, nous a permis de réaliser trois expérimentations industrielles, afin d'illustrer et de valider les trois approches du cadre méthodologique. Parmi les cas d'applications, nous avons introduit un cas de conception d'un combiné Catalyseur – Filtre à Particules en collaboration avec l'entreprise Faurecia Technologies de Contrôle des Emissions (ECT), la conception de la partie structurelle d'un avion de type A320 en collaboration avec l'entreprise EADS Innovation Works, et un dernier cas avec l'entreprise MABI sur la conception d'un marteau burineur pneumatique.

Pour faire face à un environnement en perpétuelle évolution, les entreprises doivent changer et parfois en profondeur. Ces évolutions en principe voulues et contrôlées se font au moyen de projets dits " d'entreprise ". Parmi les buts qu'il s'agit d'atteindre par le biais de ces projets, deux buts majeurs sont identifiables : le développement de l'agilité opérationnelle et la maîtrise des produits. Dans ces travaux de thèse, nous nous focalisons sur le projet PLM (Product Lifecycle Management) et plus particulièrement sur la mise en oeuvre du système d'information nécessaire à la gestion du cycle de vie des produits : le système PLM. Ce système d'information coordonne tout ou partie des informations liées à la définition, à la réalisation, à l'usage et au retrait des produits. Après un état de l'art permettant de définir de façon précise les concepts liés à la gestion du cycle de vie des produits, une méthode est proposée pour définir le cahier des charges du système PLM. La définition de cette méthode montre la nécessité d'assurer la cohérence entre les différents modèles du système PLM d'une part et entre les différentes représentations du produit utilisées tout au long de son cycle de vie d'autre part. Un cadre de modélisation basé sur le paradigme systémique, sur le paradigme d'ambivalence et sur des concepts de métamodélisation est alors proposé. Ce cadre de modélisation apporte des éléments de réponse aux besoins de cohérence identifiés. Il supporte également l'adoption du raisonnement synergique indispensable au développement de l'agilité opérationnelle recherchée par l'entreprise. Une expérimentation est réalisée pour illustrer les concepts introduits dans notre cadre de modélisation.

Aujourd’hui, la compétition croissante, l'expansion des marchés et les progrès de la technologie engendrent un raccourcissement du cycle de vie des processus de développement des produits afin d’en améliorer les performances en termes de délai, coût et qualité. Ce raccourcissement du cycle de vie a engendré un accroissement des volumes de déchet généré et des conséquences que cela peut avoir sur l’environnement. Au niveau de l’Union européenne, des directives ont été introduites, tels que la gestion des déchets d'équipements électriques et électroniques (WEEE), la restriction de l'utilisation de certaines substances dangereuses dans les équipements électriques et électroniques (RoHS) et les directives pour le traitement des batteries usagées (Battery); ces directives permettent de limiter l'utilisation et le recyclage des substances dangereuses nocives pour la santé et pour l'environnement.Ces nouvelles réglementations et normes, permettant de gérer de manière efficace les retours et la fin de vie des produits (recovery process), ont été mises en place afin d'obliger les entreprises à assumer leurs responsabilités en termes de gestion des produits en fin de vie. Certaines entreprises ont montré que les produits recyclés ou réutilisés peuvent être une source supplémentaire de revenu (recyclage des matériaux, ou réutilisation des composants après démontage) dans le processus de fabrication.Ces connaissances liées à la performance environnementale (au niveau des processus de conception, de production, de transport, d’entreposage, de récupération…) devraient êtres saisies, évaluées et capitalisées dans des bases de connaissances afin d’être prisent en compte durant les différents phases du cycle de vie des produits.Nos travaux de recherche proposent donc de développer une architecture de gestion des connaissances (Knowledge Management Architecture) basée sur un Système Multi-Agents. L’objectif est de proposer un système qui met l'accent sur les concepts de « durabilité des produits et des cycles de vie », en établissant des liens entre des Agents Logiciels détenteurs de connaissances liées à la réglementation environnementale et les Systèmes d’Information de type PLM. Ces interconnexions permettront aux décideurs de prendre en compte les impacts environnementaux dans leurs décisions et ceci à chaque phase du cycle de vie des produits. / The increasing of competition, expanding markets and advanced technology create shorten lifecycle and the development process to improve product performance in terms of time, cost and quality. These shorten products lifecycle have led to increase volumes of waste generation and consequence impact to environment. EU directives have been introduced, such as Waste Electrical and Electronic Equipment (WEEE), Restriction of the use of certain Hazardous Substances in electrical and electronic equipment (RoHS) and guidelines for the treatment of waste batteries (Battery), these directives are used to handle the hazardous substances which are harmful to human health and the environment.These regulations and standards have been put in place to force companies take their responsibilities on managing their products when reach to the end of life. Some companies have found that the returned product can be recycled or reused as an additional source of income (material recycling, or reuse of components after disassembly) in the manufacturing process.Knowledge related to the environmental performance (in terms of process design, production, transportation, storage, etc.) should be captured, evaluated and stored in knowledge base in order to share between users in different phases of the product lifecycle.Therefore, this research proposes a Knowledge Management Architecture based on a Multi-Agent System approach. The objective of this work is to propose a system that focuses on the concept of "sustainability” of products lifecycle by establishing the link between agents, who hold knowledge related to the environmental performances, and PLM system. The connection encourages companies considering the environmental impacts in their decision making at every stage of product lifecycle.

L’innovation industrielle tend vers des produits de plus en plus complexes de type mécatronique qui combine des domaines pluridisciplinaires. Les processus de conception de ces produits fait appel aux compétences d’acteurs issus des différents métiers et la création des différentes facettes des constituants nécessite l’utilisation d’outils spécialisés; pour autant il n’existe pas de véritable intégration globale au sein du système d'information permettant une gestion intégrée des différents savoir-faire et domaines de compétence malgré la capacité de certains systèmes comme le PLM. Ce travail présente une méthode de résolution générique. L'objet du présent document est de définir une approche globale pour l'intégration des données des systèmes mécatroniques dans un système PLM en utilisant une modélisation spécifique basé sur la caractérisation du cycle de vie et l'utilisation de SysML. Les premiers essais d’implémentation au sein du PLM Windchill, nous ont permis de valider qu’il était possible d’intégrer, avec une structure sémantique, des liens entre des objets métiers pluridisciplinaires. / Industrial innovation aims towards more complex Mecatronics products which combine multidisciplinary domains. The design process of these products leans on several multi-business. The creation of components' facets requires the use of specialized tools. However there is no real global integration within the information system allowing an integrated management of various know-how and fields of expertise, in spite of capabilities certain systems as PLM. This work presents a generic resolution method. The object of this paper is to present a global approach for the integration of Mecatronics systems into a PLM system using a specific modeling. The first implementation tests within Windchill PLM system shows that it was possible to integrate with a semantic structure, links between multidisciplinary business objects.

La thèse aborde le problème de la dissémination des informations liées au produit tout au long de son cycle de vie, par l’exploitation du concept de matière communicante. L’objectif général est de stocker dans la matière communicante ses caractéristiques initiales mais aussi l’évolution de ses propriétés durant son usage, en évitant de les perdre lors par exemple d’une transformation ou d’une destruction d’une partie du matériau. Dans le cadre de cette thèse, ce principe est appliqué dans le domaine des préfabriqués en béton, où des nœuds de réseaux de capteurs sans fil sont intégrés dans le béton. Ces nœuds sont alors utilisés pour stocker des informations relatives au cycle de vie du préfabriqué et à sa surveillance sur la phase d’usage. Un nouveau protocole de communication, nommé USEE, a été proposé et permet de diffuser uniformément les informations dans la matière en considérant qu’elles n’ont pas toutes la même importance. Le protocole USEE évite notamment la saturation rapide des mémoires des nœuds de façon à pouvoir stocker un maximum d’informations différentes. Ensuite, un protocole de lecture, intitulé RaWPG, a été développé. Il est adapté à la récupération d’informations uniformément réparties et consomme peu d’énergie. Ces deux protocoles ont été implémentés dans le simulateur réseau Castalia/OMNeT++ et ont permis de montrer leur intérêt par rapport au contexte applicatif mais aussi par rapport à d’autres protocoles similaires de la littérature / A new Internet of Things area is coming with communicating materials, which are able to provide diverse functionalities to users all along the product lifecycle. As example, it can track its own evolution which leads to gather helpful information. This new paradigm is fulfilled via the integration of specific electronic components into the product material. In this thesis, ultra-small wireless sensor nodes are used for concrete precast field. Indeed, storage of lifecycle information and data dissemination in communicating materials are very important issues. Therefore, this thesis provides a new protocol (USEE) for storing data by a systematic dissemination through the integrated sensor nodes. It guarantees that information could be retrieved in each piece of the concrete by intelligently managing data replication among each neighborhood of the sensor network. The protocol considers in the same set uniformity storage in the whole network, the data importance level, and the resource constraints of sensor nodes. Then, another new data retrieval protocol (RaWPG) is developed to extract the stored information. Castalia/OMNeT++ simulator is used to evaluate the performances of the proposed protocols

Pour faire face à un environnement en perpétuelle évolution, les entreprises doivent changer et parfois en profondeur. Ces évolutions en principe voulues et contrôlées se font au moyen de projets dits « d'entreprise ». Parmi les buts qu'il s'agit d'atteindre par le biais de ces projets, deux buts majeurs sont identifiables : le développement de l'agilité opérationnelle et la maîtrise des produits. Dans ces travaux de thèse, nous nous focalisons sur le projet PLM (Product Lifecycle Management) et plus particulièrement sur la mise en oeuvre du système d’information nécessaire à la gestion du cycle de vie des produits : le système PLM. Ce système d’information coordonne tout ou partie des informations liées à la définition, à la réalisation, à l’usage et au retrait des produits. Après un état de l’art permettant de définir de façon précise les concepts liés à la gestion du cycle de vie des produits, une méthode est proposée pour définir le cahier des charges du système PLM. La définition de cette méthode montre la nécessité d’assurer la cohérence entre les différents modèles du système PLM d’une part et entre les différentes représentations du produit utilisées tout au long de son cycle de vie d’autre part. Un cadre de modélisation basé sur le paradigme systémique, sur le paradigme d'ambivalence et sur des concepts de métamodélisation est alors proposé. Ce cadre de modélisation apporte des éléments de réponse aux besoins de cohérence identifiés. Il supporte également l'adoption du raisonnement synergique indispensable au développement de l'agilité opérationnelle recherchée par l’entreprise. Une expérimentation est réalisée pour illustrer les concepts introduits dans notre cadre de modélisation. / Faced with a constantly evolving environment, companies have to change and sometimes have to change in depth. These evolutions are usually intentional and monitored and they are done through business projects. Two major goals can be identified among the goals to be reached through these projects: the operational agility development and the product management expertise. This thesis work focuses on PLM (Product Lifecycle Management) project and more precisely on the implementation of the information system needed to manage products’ lifecycle : the PLM system. This information system manages all or part of information related to the definition, the manufacturing, the use and the treatment as a waste of products. First of all, a state of the art of the concepts related to product lifecycle management is done. Basing on these concepts, a method for defining the PLM system requirements is proposed. Defining this method highlights two consistency needs. The first one is related to consistency among the several PLM system models. The second one is related to consistency among the several product representations used throughout the product lifecycle. A modeling framework based on the systemic paradigm, on the ambivalence paradigm and on metamodeling concepts is then proposed. On the one hand, this modeling framework provides elements to respond to identified consistency needs. On the other hand, it supports the adoption of the synergistic reasoning that is essential for developing the operational agility sought by the enterprise. An experimentation is carried out to illustrate the concepts introduced by the modeling framework.

Ce travail de thèse s'intéresse à l'anticipation du vieillissement des matériels (systèmes, structures ou composants) d'une installation dans le cadre de la gestion de son cycle de vie. La démarche proposée, intitulée AVISE pour Anticipation du Vieillissement par Interrogation et Stimulation d'Experts, permet l'identification des problèmes potentiels liés au vieillissement d'un matériel, de mesurer les risques pris en termes de probabilité d'apparition d'une dégradation ou de ses conséquences et de proposer des solutions adéquates pour freiner ou éviter ce vieillissement. La problématique de recherche a été formulée dans un contexte industriel particulier, le contexte du nucléaire. Ce dernier est caractérisé par des matériels spécifiques, particulièrement fiables et ayant donc un faible retour d'expérience. Pour compenser ce retour d'expérience faible, voire inexistant, deux solutions sont proposées dans la démarche. La première solution, qu'on peut considérer classique, consiste à avoir recours aux opinions d'experts. La seconde, plus originale, consiste à enrichir le retour d'expérience du matériel étudié par le retour d'expérience relevé sur des matériels dits « analogues ». Afin de mettre en œuvre ces solutions et de réaliser les objectifs de l'anticipation, un ensemble de supports méthodologiques a été conçu puis testé dans le cadre de l'application sur un matériel passif d'une centrale nucléaire : le pressuriseur. Le premier support est un processus générique d'interrogation d'experts identifié suite à une comparaison entre onze méthodes existantes utilisant le jugement d'experts. Deux méthodes de stimulation d'experts, intitulées STIMEX-IMDP, STIMulation d'EXperts pour l'Identification de Mécanismes de Dégradation Potentiels, et STIMEX-IPP, STIMulation d'EXperts pour l'Identification de Parades Potentielles, ont été élaborées en se fondant sur les concepts de l'aide à la créativité. Des listes de référence de mécanismes de dégradation et de modes ou effets du vieillissement ont été construites et utilisées dans le cadre de la méthode STIMEX-IMDP afin d'aider à la stimulation des experts et de favoriser l'exhaustivité des résultats. Ensuite, la démarche développée préconise et illustre l'utilisation des réseaux bayésiens pour la modélisation et la quantification des risques liés aux dégradations potentilles. Finalement, la construction d'un modèle conceptuel de données et l'identification des spécifications sont donnés pour la création d'une base de données de vieillissement. Les données à capitaliser ont été identifiées sur la base des travaux réalisés dans la thèse