La mise en place d'un programme de tests accélérés (AT) est accompagnée de plusieurs préoccupations et incertitudes quant à l'estimation de la fiabilité qui peut causer un écart par rapport au service réel. Cette thèse vise à présenter les outils nécessaires et auxiliaires antérieurs aux tests, ainsi qu'à proposer des approches techniques et des analyses pour la mise en oeuvre de tests accélérés pour l'estimation de la fiabilité, la cornparaison de produits, l'identification des modes de défaillances critiques ainsi que la vérification de l'amélioration de la fiabilité (après modification de la conception). Tout programme de tests accélérés doit faire l'objet d'une investigation économique, de même que la similitude entre tests et modes de défaillances doit être vérifiée. L'existence de variables aléatoires dans le service en utilisant le profil et le temps de défaillance dans les tests accélérés sont les causes de l'incertitude pour estimer la fiabilité qui doit être résolu numériquement. La plupart des programmes de tests de dégradation accélérés ont été mis en oeuvre à des fins qualitatives et d'analyse de comparaison, de sorte que le concept de tests de dégradation accélérés doivent être étendus et généralisés au cas de produits sujets à de multiples modes de défaillance, avec ou sans modes de défaillance dépendants. Si des échantillons, neufs ou usagés, d'un produit sont disponibles; la méthode de vieillissement partielle est proposée afin de diminuer considérablement le temps de test.

L'industrie automobile des systèmes embarqués critiques est confrontée de nos jours à une complexité croissante, tandis que les coûts, les performances en termes d'intelligence, les caractéristiques, les capacités et les délais de commercialisation de leurs produits sont constamment remises en question. Face à cela, l'objectif principal pour les constructeurs et fournisseurs automobiles devient désormais de contrôler la qualité et la fiabilité des systèmes mécatroniques et embarqués. L'existence de normes internationales comme le HIS Automotive SPICE et l'ISO26262 est une contrainte supplémentaire qu'ils doivent prendre en compte s'ils veulent atteindre cet objectif. De plus, assurer la bonne gestion de la sécurité et la qualité du produit ne suffit pas: il est essentiel de veiller à ce que nous produisons un système qui n'est pas seulement sécuritaire et bien, mais aussi que nous produisons le bon système. Cela induit donc une plus grande prise en compte des exigences.Dans cette thèse, nous traitons le challenge du développement des systèmes embarqués automobiles suivant l'Ingénierie Dirigée par les Modèles (IDM) qui répondent aux exigences des utilisateurs et des standards du domaine et qui permettent de maîtriser davantage la qualité des produits développés. Le problème à résoudre a été abordé sur plusieurs phases qui sont ensuite utilisés conjointement. En premier, nous définissons un métamodèle fusionnant les approches orienté qualité produit et qualité processus selon respectivement les normes ISO26262 et SPICE. Puis, dans un but de certification, nous proposons une méthodologie générique basée sur ce métamodèle commun où une évaluation du processus de développement induite par l'HIS standard ainsi qu'une évaluation de la sécurité fonctionnelle induite par l'ISO2626 sont simultanément effectuées. Ce résultat est traduit au travers de la définition d'un framework outillé où nous appliquons la méthode d'évaluation propre au standard SPICE. En deuxième phase, nous définissons un métamodèle pour gérer les actifs de sécurité concernant ces normes automobiles au niveau produit. Ce métamodèle définit comment capturer les exigences et l'architecture d'un système de telle manière qu'ils puissent être traçables entre eux et également traçables depuis des documents de spécifications d'origine. Enfin, une approche à base de modèle où l'interaction des modèles de processus et le produit est géré afin de répondre aux besoins identifiés dans la première phase est développé pour soutenir la gestion de projet. L'approche utilise la modélisation des processus et leur mesure pour améliorer le contrôle et le suivi de projet et de réduire par la même les coûts et les fréquences de replanification.Les avantages de la contribution sont démontrés sur une application pilote automobile, validant ainsi le travail de recherche au vue des faiblesses identifiées préalablement dans le contexte.

Face à un durcissement des objectifs de performance Qualité-Coûts-Délais des donneurs d'ordre, à un environnement économique à faible croissance et à forte concurrence, nous constatons une baisse de compétitivité des fournisseurs français au sein de la filière automobile. L'intensification de cette concurrence leurs impose un renouvellement rapide de leurs produits à des coûts toujours plus réduits. Aujourd'hui, les processus d'ingénierie qualifiés de "reconception" représentent dans les bureaux d'études de ces fournisseurs environ 80% du temps, 20% du temps restant étant dédiés à l'innovation, processus hautement stratégique pour assurer la pérennité de l'entreprise. La conception de produits nouveaux reste au cœur des problématiques industrielles. De ce fait, le renouvellement continu de leurs gammes de produits et l'innovation deviennent dès lors indispensables. Dans le cadre de ce travail de thèse, nous nous intéressons à la problématique d'ingénierie collaborative en entreprise étendue et à l'intégration des connaissances métier en conception routinière et innovante pour accélérer justement le processus de conception de produits, afin de faire des produits toujours plus robustes et dans des délais toujours plus courts. A travers différentes expérimentations conduites aussi bien en contexte académique qu'en contexte industriel, ce travail de recherche nous a amené à développer un modèle permettant d'accélérer le processus de conception de produits en réduisant les temps qui sont dédiés à la reconception. Se fondant sur le paradigme de raisonnement à partir de cas, ce nouveau modèle montre qu'il est ainsi possible de fournir un système d'aide efficace aux différents acteurs métier impliqués dans le processus de conception et de développement de produit. Ce travail montre également quelques limites au modèle arrêté et propose à cet égard des perspectives de recherche pour avancer sur le sujet.

<p align="justify">Cette thèse traite de l'étude numérique et expérimentale du transport et de la déposition d'aérosols dans les poumons. La partie numérique du travail porte sur des simulations uni-, bi- et tridimensionnelles du comportement des aérosols dans la structure pulmonaire. Les simulations unidimensionnelles (1D) sont effectuées dans des modèles trompettes et multibranche similaires à ceux utilisés dans les études de transport et de mélange gazeux dans les poumons. Le dépôt total, le profil des dépôts le long des différentes générations de l'arbre bronchique ainsi que la dispersion de boli d'aérosols sont calculés en fonction de la taille des particules et du protocole respiratoire. Un bolus consiste en un faible volume d'aérosols inhalé sous la forme d'un pic de concentration au cours d'une inspiration d'air pur. Les résultats montrent les limitations intrinsèques liées aux modèles 1D quant à la description du transport des aérosols dans les poumons et suggèrent l'utilisation d'équations multidimensionnelles pour décrire le transport de particules. Des simulations bidimensionnelles (2D) sont alors développées pour décrire le comportement des aérosols dans un modèle représentatif de la zone alvéolaire du poumon humain. Les simulations montrent que les particules ne se déposent pas uniformément sur les parois alvéolaires des conduits mais qu'elles sont principalement localisées près de l'entrée des alvéoles et ceci principalement dans le cas de petites particules (diamètre inférieure à 0.5 mm). De plus, les résultats montrent que le traditionnel coefficient de dispersion utilisé dans l'approche unidimensionnelle ne peut pas être extrapolé dans la zone alvéolaire du poumon.</p> <p align="justify">Finalement, des simulations tridimensionnelles (3D) sont réalisées dans un modèle d'un conduit pulmonaire entouré d'alvéoles et confirment la déposition largement hétérogène des aérosols calculée dans l'étude bidimensionnelle suggérant que les concentrations locales et moyennes en aérosols peuvent être substantiellement différentes.</p> <p align="justify">Parallèlement, des données expérimentales de déposition totale et de dispersion de boli d'aérosols sont obtenues et comparées aux résultats numériques. Des indices tels que la dispersion du bolus expiré, la déposition totale ou le déplacement du mode entre les courbes de concentration des boli inspiré et expiré mesurés au niveau de la bouche ont été évalués. Des simulations numériques similaire aux tests expérimentaux sont également effectuées. Bien qu'une approche relativement simplifiée soit utilisée, il apparaît que les simulations décrivent raisonnablement bien les résultats expérimentaux.</p>

Ces travaux se veulent une contribution à l’ingénierie de l’innovation utilisant l’ingénierie système comme cadre théorique. Notre but principal est de proposer un cadre de modélisation pour un système d’innovation centré sur le produit afin de favoriser et assister la sélection objective de la stratégie, les processus, l’équipement et l’organisation pour créer un produit individualisé et innovant.Pour cela, notre recherche s’est focalisée dans un premier temps en la caractérisation et la formalisation d’un produit individualisé. Il s’agit de montrer comment un produit peut être décrit de manière précise sous forme d’un système. In fine nous avons obtenu un modèle de produit individualisé pour le connecter aisément avec d’autres modèles concernant cette fois les processus d’innovationDans un deuxième temps, nous avons conçu et proposé une approche de modélisation pour un système d’innovation. Pour cela, nous avons postulé que le modèle descriptif du système d’innovation doit émerger du modèle du produit individualisé. Ceci afin d’être conçu comme un tout cohérent et permettre l’adaptation pour chaque recomposition du système d’innovation pour satisfaire un donneur d’ordre. Cela nous a permis de définir une Ingénierie Système de l’Innovation Basée sur les Modèles (ISIBM).Finalement, nous avons appliqué l’ISIBM dans un scénario expérimental concernant un projet industriel de transfert de technologie entre un centre technique et une PME. Les résultats montrent que l’approche de modélisation proposée supporte l’intégration des éléments théoriques de l’ingénierie de l’innovation qui n’étaient pas liés avant / This work aims to be a contribution for innovation engineering using systems engineering as theoretical framework. The term innovation engineering is related to systematically applying any kind of resource to accelerate the passage of an idea to a saleable product. Our main objective is to propose a product-centered innovation system modeling framework to provide guidance and enable the objective selection of the strategy, processes, equipment and organization to create an individualized (and innovative) product.For this, our research first focused in formalizing and characterizing an individualized product. More precisely, it was about describing a product as a system considering that it has several representational forms (physical, informational…) that were to be integrated into a unique view. This part’s main objective was to obtain the model of an individualized product that allowed using it with the models concerning the innovation process.Secondly, we designed and proposed a modeling approach for the innovation system. For this, we postulated that the descriptive model of the innovation system had to emerge from the individualized product model. The objective here was to design it as a coherent whole that would allow the model’s adaptation for any reorganization of the innovation system to satisfy one client. This led us to define a Model Based Innovation Systems Engineering (MBISE).Finally, we applied the MBISE within an experimental scenario concerning an industrial technology transfer project between a technical center and a SME. It was found that the modeling approach supports the integration of theoretical elements of innovation engineering that were not linked before

Le besoin clinique de nouvelles stratégies pour pallier les limites des techniques actuelles dans le cas de régénération osseuse a permis l’émergence de l’ingénierie tissulaire osseuse. Les stratégies basées sur les techniques d’ingénierie tissulaire semblent être une alternative à l’utilisation de greffes et ainsi de s’affranchir des limites qu’elles présentent. L’approche adoptée dans le cadre de cette thèse consiste en le développement et l’utilisation d’hydrogels comme matériaux d’échafaudage pour le comblement et la régénération de tissus osseux. De nombreuses approches utilisant elles aussi des hydrogels existent, chacune possède ses avantages et limites. Dans ce contexte, nos travaux ont consisté en l’utilisation d’un hydrogel non-polymérique comme matériau de base dans le développement des stratégies. Brièvement, plusieurs types cellulaires sont présents au sein du tissu osseux et vont participer aux processus de formation et de régénération osseuse. L’objectif de nos stratégies a été l’apport de cellules souches exogènes puis leur différenciation en cellules ostéoformatrices, ou le recrutement et la différenciation des cellules de l’hôte en cellules ostéoformatrices. Le gel de GNF a été utilisé comme matrice tridimensionnelle pour ses propriétés d’injectabilité, de gélification en l’absence d’agent de réticulation toxique et son potentiel ostéoinducteur. Ce travail a consisté au développement de stratégies pour l’ingénierie tissulaire osseuse en associant le gel de GNF à une matrice naturelle de collagène cellularisée ou à des molécules bioactives pour promouvoir la régénération de lésions osseuses. Ces travaux ont permis de développer et caractériser des stratégies pertinentes pour la régénération de lésions osseuses basées sur l’utilisation d’hydrogels. / New strategies to overcome the clinical limitations of current techniques for bone defect filling and regeneration has led to the involvement of bone tissue engineering. Indeed, strategies based on tissue engineering techniques seem to be an alternative to the use of grafts and thus to defeat their limits. The approach employed in this thesis consists in development and use of hydrogels as scaffold materials for bone defect filling and regeneration. There are many approaches that also use hydrogels, each one with its advantages and limitations. In this context, our work consisted in the use of a non-polymeric hydrogel as basic material in the development of strategies for bone tissue engineering. Briefly, several cell types are present within bone tissue and will participate in the processes of bone formation and regeneration. The objective of our strategies was the contribution of exogenous stem cells and then their differentiation into osteogenic cells or the recruitment and differentiation of the host cells into osteogenic cells within the material. The GNF gel was used as a three-dimensional matrix considering its properties of injectability, gelation in the absence of toxic crosslinking agent and its osteoinductive potential. The goal was to develop strategies for bone tissue engineering by combining the GNF gel with a natural matrix of cellular collagen or bioactive molecules to promote the regeneration of bone lesions. This work allowed to develop and characterize strategies relevant to the regeneration of bone lesions based on the use of hydrogels.

Pour assurer la sécurité et la santé du patient et des utilisateurs de Dispositifs Médicaux (DM), l'Union Européenne introduit « l'ergonomie » comme une exigence essentielle pour le marquage CE des DM. Pour se conformer à cette exigence, la norme IEC 62366 a été publiée pour guider l'implémentation d'un Processus d'Ingénierie d'Aptitude à l'Utilisation (PIAU) dans le cycle de conception et développement du DM. Cependant, les normes sont connues pour leurs difficultés d'application que ce soit pour la conception et/ou l'évaluation de différents systèmes (dispositifs, systèmes interactifs, etc.). L'objectif principal de ce travail est d'identifier les difficultés de compréhension et d'application de la norme IEC 62366 afin de proposer d'éventuelles pistes de remédiation. Grâce à une triangulation de méthodes, cette recherche aboutit à un diagnostic des difficultés de compréhension et d'application de la norme IEC 62366, qui pourrait mener à la sous-estimation des risques d’erreurs d’utilisation des DM. Les principaux résultats de cette thèse sont que : (i) La norme IEC 62366 requiert une expertise pluridisciplinaire pour être maîtrisée, (ii) Le cadre et les choix d'élaboration (i.e. présentation, organisation et contenu) de la norme IEC 62366 entravent sa compréhension et l'atteinte de ses objectifs. Les résultats de cette recherche permettent de fournir des recommandations et des perspectives qui devraient assurer un accompagnement approprié des différents utilisateurs de la norme IEC 62366. Cette thèse constitue un véritable enjeu de recherche translationnelle et offre à long terme l’opportunité à la communauté des Facteurs Humains, aux fabricants de DM et aux organismes de certification de DM de surpasser les difficultés d’application de la norme IEC 62366, d’augmenter la fiabilité et la qualité des DM et surtout d’éviter tout incident lié à leur utilisation / To ensure patient and users’ health and safety while using Medical Devices (MD), European Union introduced “ergonomics” as an essential requirement for the CE marking of MD. To comply with this requirement, the IEC 62366:2007 standard has been published to guide the implementation of the Usability Engineering Process (UEP) into the medical device design and development cycle. However, ergonomics standards are known to be difficult to apply to design and evaluate systems (devices, interactive systems, etc.). Thus, the main objective of this work is to identify difficulties in understanding and applying the IEC 62366 standard so as to provide better user guidance. Based on a triangulation of methods, this research identifies difficulties in understanding and applying the IEC 62366 standard, difficulties which could lead to an underestimation of risks of use errors of MD. The main results of this thesis are that: (i) The IEC 62366 standard required a pluridisciplinary expertise to be correctly mastered, (ii) The way the IEC 62366 standard has been designed (presentation, structure and content) is impeding its understanding and the achievement of its objectives. The results of this research allow providing guidelines and research opportunities which should ensure an appropriate support to the proper application of the IEC 62366 standard requirements by his users. This thesis represents real translational research issue and offers long-term possibilities to the Human Factors community, MD manufacturers and MD certification bodies to overcome difficulties in applying the IEC 62366 standard, in improving the reliability and the quality of MD and above all in avoiding incident related to use errors

L'étude didactique porte sur l'enseignement secondaire vietnamien des statistiques dans ses liens potentiels avec les concepts de probabilité. Elle part de deux constats, le premier de nature épistémologique et le second de nature didactique :<br />- il existe un corpus des savoirs en statistique inférentielle qui caractérise mathématiquement les liens entre statistiques et probabilités <br />- les deux systèmes d'enseignement, vietnamien et français diffèrent profondément puisque statistiques et probabilités sont enseignées séparément au Vietnam et ces savoirs sont absents des programmes alors qu'en France plusieurs réformes récentes ont inscrit dans les programmes certains de ces savoirs au travers de notions comme la fluctuation d'échantillonnage ou l'adéquation d'une distribution statistique à une loi probabiliste. <br />L'articulation d'une analyse épistémologique et d'une analyse institutionnelle développe la problématique de l'étude dans deux questions successives : quel effet a la coupure constatée entre statistiques et probabilités sur le rapport institutionnel à des « objets-candidats pour les liens statistiques-probabilités » au Vietnam aussi bien du côté enseignant que du côté élève ? Est-il possible de faire vivre dans les conditions actuelles de l'enseignement vietnamien quelques uns de ces objets-candidats ? Chacune des questions est travaillée via un dispositif expérimental : la première à travers un questionnaire aux élèves et aux enseignants vietnamiens et la seconde dans une ingénierie didactique réalisée dans une classe de lycée vietnamien.

La Business Intelligence (BI) se définit comme l'ensemble des technologies permettant de traiter, valoriser et présenter les données à des fins de compréhension et de décision. Elle donne aux dirigeants une visibilité sur la performance de leur entreprise afin d'améliorer la capacité de celle-ci à réagir plus rapidement que ses concurrents face à de nouvelles opportunités ou aux risques du marché. La BI s'appuie sur un système d'information spécifique appelé Système d'Information Décisionnel (SID), par opposition aux systèmes d'informations transactionnels. Les SID comportent plusieurs composants qui se résumaient autrefois en un entrepôt de données. Un entrepôt de données est une collection de données intégrées et historisées qui sont utilisées pour la prise de décisions stratégiques au moyen de techniques de traitement analytiques. La majeure partie des outils existants pour le développement des entrepôts de données se focalise sur la structure de stockage des données. L'intérêt est principalement porté à la définition de modèles « en étoile » ou « en flocons », d'intégrer des données provenant de sources hétérogènes, plus que de s'interroger sur les exigences des experts métiers. Considérer les exigences des experts métiers permettrait de développer des SID offrant une meilleure fiabilité dans la prise de décision. Par ailleurs, peu d'approches dirigées par les exigences sont proposées pour la conception des SID. Dans une approche d'ingénierie des exigences pour les SID, le principal but n'est pas de savoir « où » les données doivent être stockées mais « comment » elles devraient être structurées et « pourquoi » elles sont nécessaires. Le « pourquoi » n'est souvent pas connu et encore moins rattaché au « quoi ». Pourtant la prise en compte du « pourquoi » permettrait de justifier le choix des informations opérationnelles ‘justes nécessaires', modélisées et utilisées pour l'aide à la décision. En conséquence, la principale question de recherche à laquelle s'intéresse cette thèse est « comment spécifier les exigences des décideurs pour un système d'information décisionnel qui fournit l'information la plus adéquate». L'élément central de contribution de cette thèse est une méthode d'IE adaptée à un environnement décisionnel. Cette méthode comporte des modèles de produits et un processus qui guide la découverte des exigences et la conception du SID. Ce travail de recherche a également contribué à la définition d'une problématique qui touche directement les exigences du monde industriel et complète les recherches de la communauté scientifique, sa validation et sa résolution par la proposition d'une démarche méthodologique et un ensemble de quatre méta-modèles, quatre modèles et deux modèles complémentaires. La méthode proposée est nommé CADWE (Computer Aided Data Warehouse Engineering). Cette méthode exploite différentes sources pour découvrir les exigences d'un SID : les buts stratégiques de l'organisation, les objectifs stratégiques et tactiques des décideurs, les données des SI opérationnels existants et une base de composants réutilisables intentionnels et opérationnels. A partir de l'ensemble de ces ressources, le processus génère les schémas multidimensionnels du système cible. L'ensemble des éléments cités est le produit de l'implantation du SID. Le processus de la méthode CADWE se décompose en quatre phases qui ont pour but de (1) identifier les buts stratégiques, (2) exprimer les objectifs, (3) découvrir les exigences informationnelles et (4) définir le schéma multidimensionnel. Ce processus fait apparaitre que différents types d'exigences, rattachées à un SID, peuvent être recensées. Les exigences du SID peuvent être de quatre types : Les exigences stratégiques reliées à la stratégie de l'organisation, les exigences tactiques reliées à une perspective, les exigences opérationnalisables reliées à l'information recherchée et les exigences système reliées au système à concevoir. Ces quatre types d'exigences sont répertoriés en deux niveaux : Le niveau intentionnel et le niveau opérationnel. Enfin, la méthode proposée est illustrée au moyen d'une étude de cas industrielle.

Le champ des équations différentielles joue un rôle éminent pour les mathématiques et pour d'autres disciplines. Historiquement, il a d'abord été dominé par la résolution algébrique, deux autres approches ont cependant surgi par la suite : qualitative et numérique. Néanmoins l'analyse de l'enseignement montre que celui-ci est dominé par l'approche algébrique. Le contenu tel qu'il est, reflète médiocrement l'importance de cet objet de savoir. En outre, plusieurs recherches ont décelé une faiblesse de motivation chez les étudiants. De ce fait depuis une vingtaine d'années un certain nombre de travaux essayant d'intégrer d'autres approches au niveau universitaire ont émergé. Encouragé en particulier par les programmes secondaires français, nous nous interrogeons dans cette thèse sur la viabilité de l'approche qualitative en classe de Terminale S. Pour ce faire nous avons élaboré une ingénierie didactique, tout en recourant à la notion de registre sémiotique et à celle de conception suivant le modèle ck¢ (Balacheff). L'étude est composée de quatre parties : dans la partie A, après une étude historique, nous présentons les trois approches et explicitons les raisons pour lesquelles nous favorisons l'approche qualitative. Nous rappelons ensuite les contraintes qui s'opposent à son intégration afin de remédier à certaines d'entre elles grâce à nos choix des outils didactiques. Dans la partie B, nous analysons des programmes et manuels, afin d'explorer des connaissances des élèves pour les mettre à profit dans notre ingénierie. La partie C est consacrée à la présentation de l'analyse a priori et a posteriori de l'ingénierie mise en place. Enfin, la partie D conclut notre travail.