L’objectif de la thèse est d’enrichir l’Analyse Fonctionnelle, une méthode de conception orientée sur la définition des fonctions d’un produit, pour le développement d’ouvrages complexes dans le domaine de la construction. Pour cela les concepts et pratiques de deux corpus méthodologiques sont adaptés et intégrés dans l’Analyse Fonctionnelle : l’Ingénierie Système et la Constructibilité. Cette méthode enrichie est appliquée sur un concept innovant de métro multifonctionnel qui consiste à utiliser un système unique pour répondre à plusieurs besoins de la ville : non seulement transporter des passagers mais aussi de l’eau, des déchets, de l’électricité, de la chaleur, de l’information, des marchandises et bien d’autres selon les particularités de chaque projet. Dans l’introduction après avoir brièvement décrit les enjeux rencontrés dans le domaine de la construction, qui justifient le besoin de nouvelles méthodes, nous soulignons que l’Analyse Fonctionnelle a essentiellement été utilisée dans d’autres domaines que celui de la construction pour faire face aux mêmes problèmes. En revanche, son application au domaine de la construction est limitée du fait de la non prise en compte des particularités de ce secteur : le besoin auquel répondent les systèmes dans ce domaine sont d’adapter l’espace pour que s’y réalise des activités humaines, mais aussi que chaque projet est unique. L’unicité de chaque projet nous a amené à prendre en compte la constructibilité, soit les contraintes liées au développement de l’ouvrage, à différentes étapes de l’Analyse Fonctionnelle. L’Analyse Fonctionnelle est aussi mal adaptée pour le développement de systèmes complexes, ainsi, les concepts et outils de l’ingénierie Système, dont l’objectif est la maitrise des systèmes complexes, sont intégrés à l’Analyse Fonctionnelle (V&V, SysML). La première partie de la thèse consiste en un état de l’art des trois méthodes étudiées : l’Analyse Fonctionnelle, l’Ingénierie Système et la Constructibilité. Dans cette partie les blocages et des adaptations nécessaires sont identifiés. Dans une deuxième partie, la méthode d’Analyse Fonctionnelle enrichie par la Constructibilité et l’Ingénierie Système est présentée. Le concept de Constructibilité notamment est étendu à la prise en compte non seulement des contraintes liées aux activités de réalisation mais aussi aux contraintes de conception et de planification/programmation (soit l’ensemble du système pour faire). L’Ingénierie Système pour sa part est adaptée en prenant en compte les caractéristiques spatiales des systèmes, composantes essentielles dans la construction. Deux outils ont été développés pendant la thèse permettant d’implémenter la méthode : un outil de modélisation des exigences basé sur le langage de modélisation SysML qui permet de lier les exigences avec des modèles BIM (Building Information Modeling) améliorant ainsi leur traçabilité et la facilitation de leur vérification, et la matrice de constructibilité qui permet d’analyser la constructibilité d’un système en prenant en compte l’ensemble des contraintes liées à son développement. Troisièmement, la méthode d’Analyse Fonctionnelle enrichie est appliquée sur 2 cas d’études liés au métro multifonctionnel : l’application de ce concept sur les études de la 5ème ligne de Lyon vers Alaï et l’intégration d’un réseau de fibre optique alimentant l’île de France dans la ligne 16 du projet du Grand Paris. En conclusion des pistes de recherche pour le futur sont proposées : d’autres méthodologies de conception existent avec des objectifs différents (innovation pour la théorie C-K) ou des nouveaux concepts (System of Systems). Ou comment mesurer et quantifier les critères de constructibilité ? Comment appliquer ces méthodes dans différents contextes législatifs et contractuels ? Sont autant de question qui méritent de nouvelles recherches ultérieures / Objectives of the thesis is to enrich Functional Analysis, a design method oriented on the definition of functions, by the integration of two methodological corpuses: Constructability and Systems Engineering in order to adapt it to complex construction products. The enriched method is used and applied on an innovative concept: the multifunctional metro. This new concept consists in the integration of new functions in a metro system: not only transport people but also energy, information, wastes, merchandises, water etc. in order to answer to several city needs with a unique infrastructure. In the introduction, after having describe challenges faced by the construction industry, we highlight that Functional Analysis has been used extensively in other industries to face similar issues. However, its application in the construction industry is limited due to particularities of the construction industry: each project is unique, construction projects are complex and that needs construction projects answer consists in adapting space in order to carry human or related activities. The identification of such particularities have led on one hand, to the consideration of constructability concepts and principles in Functional Analysis to better integrate development constraints of each project in the product development. On the other hand, to the consideration of Systems Engineering, a methodological corpus which objective is to manage complexity of projects. Firstly, Functional Analysis, Constructability and Systems Engineering corpuses are presented and issues are identified in these three methods either to adapt them to complex construction projects for their integration. Constructability notably, is improved with the integration of constraints from Design and Planning phases and a proposition is presented to shift from Constructability to Constructibility. Systems Engineering for its part is adapted by the integration of spatial characteristics of systems. A SysML tool (Systems Modeling Language) has been developed and linked with a BIM modeling tool to improve the capacity to model and verify requirements related to construction systems. The Constructibility matrix, a tool to ease the implementation of constructibility has also been developed.Secondly, Functional Analysis enriched by methodological inputs and tools related to the construction industry is applied. Case studies concern two different phases (planning and design) in two different projects where multifunctionnality concepts have been investigated: the 5th metro line of Lyon where the evaluation of the integration of new functions in the metro line have been studied. And the line 16 of the Greater Paris Project where the integration of a broadband network was the opportunity to study the integration of a new function more in detail (transport information). In conclusion we shall suggest some ways forward by outlining avenues for further researches: how to measure constructibility criteria at different systemic levels is a challenge on which we give some ways to follow. The application and adaptation of Systems Engineering to the construction industry remains to be better investigated and we give some further research indications, particularly on the integration with BIM (Building Information Modeling) methods. We also present how the use of MBSE (Model-Based Systems Engineering) techniques and Data Science could lead to the automation of some design activities which could enrich Functional Analysis methods. Insights on the organization of the profession and contractual issues are proposed and would require more researches to enable implementation of the presented methodology in projects

Les entreprises dont le cœur de métier est orienté vers la conception et la production de systèmes réputés complexes cherchent en permanence à améliorer leur position sur des marchés généralement mouvants face à la concurrence internationale. Une des solutions possibles consiste à déployer, améliorer et gérer des processus d'Ingénierie Système. Entre autres avantages, les entreprises peuvent par ce biais espérer gagner à la fois en termes de qualité de leurs prestations et de réactivité avec laquelle elles les fournissent.Ce déploiement nécessite cependant de porter une attention particulière aux besoins, capacités et motivations des ressources et organisations, tant internes qu'externes à l'entreprise, devant être impliqués dans le déploiement ou l'exécution de ces processus. De fait, la maîtrise de leur interopérabilité doit être considérée comme un facteur clef de la réussite du déploiement. Par ailleurs, comme le déploiement de processus appelle à structurer le travail, à modifier l'organisation et le fonctionnement même des entreprises, ces dernières doivent être en mesure de mettre en œuvre des efforts importants de compréhension, d'anticipation, d'adaptation voire de gestion du changement. Elles se trouvent alors souvent dépourvues face au peu de solutions pragmatiques disponibles et applicables réellement pour déployer des processus en milieu industriel.Pour répondre à ces besoins, les travaux de recherche développés au cours de cette thèse ont pour objectif de fournir un cadre méthodologique et technique permettant de lever certains des verrous empêchant ou freinant la réussite du déploiement de processus. Ils sont appliqués ici au déploiement de processus d'Ingénierie Système dans un contexte aéronautique. Ils concernent plus particulièrement les processus d'ingénierie de produits de type hélicoptère et des services associés.La contribution globale de ces travaux consiste donc à définir un guide méthodologique outillé pour assister le déploiement de processus dans une entreprise multi-sites et pluridisciplinaire. Ce guide inclut :* Une analyse comparative détaillée des standards de l'Ingénierie Système applicable en aéronautique,* Un méta-modèle permettant d'établir une vision/compréhension partagée des concepts nécessaires au déploiement,* Un modèle de maturité permettant de connaitre le degré de préparation de l'entreprise pour le déploiement,* Une méthodologie de déploiement formalisée (BPMN 2.0 et modèle formel sous-jacent) facilement automatisable et non ambiguë,* Une méthodologie d'évaluation de l'interopérabilité des ressources et des unités d'organisations à impliquer dans un processus à déployer, formalisée mathématiquement et outillée entre autres par des questionnaires types facilitant son application immédiate,* Des modèles de processus et en particulier celui de définition des exigences réalisé pour valider la méthodologie de déploiement,* Un ensemble cohérent et interopérable de solutions informatiques comprenant un moteur de workflow, des outils de modélisation, des outils d'évaluation de la maturité et de l'interopérabilité, une application récupérant la connaissance des modèles et un générateur de documents.

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

La Sûreté de Fonctionnement (SdF) est un domaine étudié de façon de plus en plus rigoureuse par les concepteurs. Si la SdF relative aux organes bénéficie de retours d'expériences sur lesquels le développement de solutions physiques peut s'appuyer, tel n'est pas le cas lorsqu'il s'agit de concevoir les architectures fonctionnelles d'un produit. L'architecte Système conceptualise et conçoit un système qui doit fournir un service selon certaines performances ; son cadre de référence, à savoir l'Ingénierie Système étant lacunaire en matière de SdF. De la sorte, l’ingénieur expert en SdF intervient après l'architecte, réalise ses propres analyses fonctionnelles, perturbant le travail réalisé et obligeant à des boucles qui pourraient être évitées. Il convient de ce fait, pour les industriels, de s'intéresser de près à l'alignement entre la SdF et l'IS. Nous avons obtenu quatre résultats. Le premier est un modèle conceptuel de l’Ingénierie de Systèmes Sûrs de Fonctionnement. Ce modèle conceptuel permet de définir les concepts et les liens entre le domaine de l'IS et celui de la SdF. Le macroprocessus présenté permet de définir l’architecture d’un système sûr. Plusieurs activités spécifiques sont présentes dans le macroprocessus. Ainsi, nous avons développé une méthode qui concerne l’analyse des risques en vue externe. Nous avons proposé une nouvelle méthode qui permet de définir les Safety Goals associé pour les scénarios critiques et une autre permettant l’analyse des architectures fonctionnelles d’un point de vue dysfonctionnel pour définir les Functional Safety Requirements. Cette méthode repose sur des mécanismes de propagation de défaillance / Safety is an area which is increasingly stringent by designers. If Safety on components benefits from experience feedback on which the development of physical solutions can support, this is not the case when it comes to designing functional architecture of a product. The System Architect conceptualizes and designs a system that must provide service according to a defined level of performance; its framework, namely the System Engineering is incomplete for safety. In this way, the safety expert comes after architects, performs his/her own functional analyzes, disrupting the work and forcing loops that could be avoided. It should therefore, for industry to pay close attention to the alignment between the SE and safety. We got four results. The first one is a conceptual model of the Safe Systems Engineering. This conceptual model, divided into three views defines the concepts and relationships between the field of SE and that of safety. The assembly has a strong semantic consistency. The proposed macroprocess permits to define the architecture of a safe system. For this, we have divided into three design phases and four views. Thus, we developed a methodology on risk analysis in external view. Given the limitations of methods like Preliminary Hazard Analysis regarding the deliverables required by the ISO 26262:2011 (Hazard Analysis and Risk Assessment), we proposed a new method for defining the Safety Goals associated for critical scenarios and another method for analyzing the functional architecture with a dysfunctional point of view to define the Functional Safety Requirements

Les entreprises dont le cœur de métier est orienté vers la conception et la production de systèmes réputés complexes cherchent en permanence à améliorer leur position sur des marchés généralement mouvants face à la concurrence internationale. Une des solutions possibles consiste à déployer, améliorer et gérer des processus d'Ingénierie Système. Entre autres avantages, les entreprises peuvent par ce biais espérer gagner à la fois en termes de qualité de leurs prestations et de réactivité avec laquelle elles les fournissent.Ce déploiement nécessite cependant de porter une attention particulière aux besoins, capacités et motivations des ressources et organisations, tant internes qu'externes à l'entreprise, devant être impliqués dans le déploiement ou l'exécution de ces processus. De fait, la maîtrise de leur interopérabilité doit être considérée comme un facteur clef de la réussite du déploiement. Par ailleurs, comme le déploiement de processus appelle à structurer le travail, à modifier l'organisation et le fonctionnement même des entreprises, ces dernières doivent être en mesure de mettre en œuvre des efforts importants de compréhension, d'anticipation, d'adaptation voire de gestion du changement. Elles se trouvent alors souvent dépourvues face au peu de solutions pragmatiques disponibles et applicables réellement pour déployer des processus en milieu industriel.Pour répondre à ces besoins, les travaux de recherche développés au cours de cette thèse ont pour objectif de fournir un cadre méthodologique et technique permettant de lever certains des verrous empêchant ou freinant la réussite du déploiement de processus. Ils sont appliqués ici au déploiement de processus d'Ingénierie Système dans un contexte aéronautique. Ils concernent plus particulièrement les processus d'ingénierie de produits de type hélicoptère et des services associés.La contribution globale de ces travaux consiste donc à définir un guide méthodologique outillé pour assister le déploiement de processus dans une entreprise multi-sites et pluridisciplinaire. Ce guide inclut :• Une analyse comparative détaillée des standards de l'Ingénierie Système applicable en aéronautique,• Un méta-modèle permettant d'établir une vision/compréhension partagée des concepts nécessaires au déploiement,• Un modèle de maturité permettant de connaitre le degré de préparation de l'entreprise pour le déploiement,• Une méthodologie de déploiement formalisée (BPMN 2.0 et modèle formel sous-jacent) facilement automatisable et non ambiguë,• Une méthodologie d'évaluation de l'interopérabilité des ressources et des unités d'organisations à impliquer dans un processus à déployer, formalisée mathématiquement et outillée entre autres par des questionnaires types facilitant son application immédiate,• Des modèles de processus et en particulier celui de définition des exigences réalisé pour valider la méthodologie de déploiement,• Un ensemble cohérent et interopérable de solutions informatiques comprenant un moteur de workflow, des outils de modélisation, des outils d'évaluation de la maturité et de l'interopérabilité, une application récupérant la connaissance des modèles et un générateur de documents. / Companies whose primary business is the design and the supply of complex systems try to constantly improve their performances to be ahead of their international competitors. For this, a solution is to deploy, improve and manage Systems Engineering processes. Indeed, among other things, this may enable companies improving the quality of their services but also the reactivity with which they supply them.Nonetheless, this deployment requires paying a special attention to needs, abilities and motivations of resources and organisations, should they be internal or external to the company, likely to be involved in the deployment or execution of these processes. Thus, mastering their interoperability should be considered as an important need and should be considered as a key factor in the deployment.Moreover, since a process deployment implies to structure the work share, to modify the organisation and the functioning of enterprises, the latter must be able to carry out considerable effort to understand, anticipate, adapt and lead the change. However, they often experience difficulties considering the few pragmatic and applicable solutions available to directly deploy processes in industry.To meet these needs, this thesis research aims to supply a methodological and technical guide that enables getting over obstacles preventing or impeding the success of the deployment. It is here applied for the deployment of Systems Engineering processes in an aeronautics context. More precisely, this work focus on processes in charge of the design of helicopters along with services related to them.Consequently, the global contribution of this thesis consists in the definition of an equipped methodological guided to support the deployment of processes in a company that is multi-sites and multi-cultural. This guide includes:• A detailed comparative analysis of international Systems Engineering norms applicable in a aeronautics,• A meta-model that enables sharing a common vision/understanding of concepts required for the deployment,• A maturity model that enables appraising the readiness of a company for the deployment,• A formalised deployment methodology (BPMN 2.0 and an underlying formal model) that is unambiguous and that can be easily automated,• A methodology enabling the assessment of the interoperability of resources and organisation units to involve in a process to deploy, mathematically formalised and equipped with typical questionnaires to facilitate its immediate application,• Processes models and more particularly the one in charge of the stakeholders requirements definition to validate the deployment methodology,• A consistent and interoperable set of computer applications including a workflow engine, modelling tools, applications for the assessment of maturity and interoperability, an application to collect knowledge in models and a document generator.

Les travaux présentés dans ce mémoire s'inscrivent dans le contexte de l'Ingénierie d'un Système Interactif d'Aide à la Conduite (SIAC) d'un procédé industriel. Nous défendons l'intérêt d'améliorer l'interactivité numérique entre un procédé et un agent (opérateur de conduite, rondier) qui applique des procédures de conduite. L'originalité du SIAC consiste à encapsuler le système physique par un canal d'objets logiques afin de mieux équilibrer la distribution des rôles entre l'humain et le système technique qu'il conduit. Ce SIAC fournit aux opérateurs et aux rondiers des services d'aide à la conduite tels que la localisation des équipements, l'autorisation des actions à exécuter et la validation des actions exécutées, de même que la gestion des contraintes d'exclusion et de dépendances entre actions, imposées par la physique du procédé. La spécification de ce système sociotechnique interprète les travaux des « Problem Frames » en génie in-formatique pour proposer un procédé de modélisation itératif dans le cadre d'une Ingénierie Système Ba-sée sur des Modèles (ISBM). Cette ISBM s'appuie sur le langage SysML, dont la syntaxe et la sémantique sont spécialisées pour supporter le procédé de modélisation proposé. Cette spécialisation met en corres-pondance les artéfacts clés extraits à la fois des bonnes pratiques de l'Ingénierie Système et des bonnes pratiques de SysML.

La performance d'un projet est considérée comme un facteur important pour en assurer le succès. Les entreprises s'intéressent à l'utilisation de pratiques efficaces au moyen de méthodes et d'outils efficaces pour concevoir et offrir des produits et des services novateurs et réduire le temps de mise sur le marché. La durée, les coûts et le rendement du projet sont des aspects qui font normalement face à des changements au cours de l'élaboration du projet. Ces changements doivent être traités en utilisant des processus adaptés et optimisés afin de mieux contrôler, coordonner, gérer et améliorer les projets. Les méthodes agiles semblent être efficaces pour la gestion de projets réussis, mais elles sont surtout utilisées dans les entreprises où le domaine d'activité est le logiciel. Les méthodes agiles ont récemment suscité un intérêt croissant de la part de l'industrie et sont maintenant bien acceptées et déployées en génie logiciel. Cette thèse aborde donc l'intérêt de transférer les méthodes agiles du logiciel à l'ingénierie des systèmes, et les enjeux qui y sont induits.Le travail de thèse introduit d'abord la notion d'agilité et la naissance du mouvement agile ainsi que les principes et les valeurs du développement logiciel agile. Il présente également les principales méthodes agiles, ainsi que d'autres philosophies qui partagent un certain nombre de similitudes avec l'agile. Il y a des attributs de projet, dans la littérature, qui aident à caractériser les projets agiles, ces attributs de projet sont décrits et utilisés pour comparer différentes méthodes agiles pour identifier les différences entre elles. Agile et Lean sont comparés pour déterminer pourquoi Lean est utilisé dans le développement logiciel, et en quoi il diffère des autres méthodes agiles. Enfin, nous identifions plusieurs problèmes de transfert de méthodes agiles dans le contexte de l'ingénierie des systèmes.Nous nous concentrons ensuite sur la compréhension de l'agilité en ingénierie des systèmes. Deux sens d’agile se retrouvent dans la littérature. Considérant que l'agilité est centrée sur le changement rapide de processus de produits et de systèmes convaincants, conçus et mis en œuvre de manière simple, nous explorons la question de l'introduction de l'agilité en ingénierie des systèmes. Une première analyse est menée pour identifier toute notion d'agilité dans les normes d'ingénierie des systèmes. Les résultats de cette analyse nous aident à mettre en évidence les enjeux et les défis du transfert de l'agilité dans l'ingénierie des systèmes. En nous concentrant sur les enjeux, nous présentons ensuite une méthodologie de recherche en quatre étapes. La première étape vise à définir un modèle contextuel pour le développement de l'ingénierie des systèmes. Le modèle contextuel contient les facteurs organisationnels et les attributs des projets d'ingénierie. Ensuite, la sélection d'une méthode agile qui pourrait être utilisée pour la gestion de projets d'ingénierie est proposée à l'étape deux. La troisième étape introduit l'utilisation de Scrum. Les pratiques Scrum sont définies et évaluées en fonction des attributs de projet pour les projets d'ingénierie. Les difficultés sont identifiées et répertoriées lors de l'utilisation des pratiques Scrum dans les projets d'ingénierie. Enfin, la quatrième étape propose des alternatives pour résoudre un ensemble de difficultés.Ce travail propose enfin l'utilisation des pratiques Scrum dans deux projets d'ingénierie. Un projet éducatif est d'abord analysé. Ce projet vise à développer un robot connecté. En partant du modèle contextuel pour le développement de l'ingénierie des systèmes, nous caractérisons le projet pour identifier le type de projet, puis nous proposons l'utilisation de la vue graphique de Scrum pour planifier le développement du robot. Suivant le même schéma, un deuxième projet industriel est analysé. Le second projet vise à développer une application automobile pour la gestion du moteur. / Project performance is considered as an important factor to ensure the success of a project. Companies are interested in the use of efficient practices through efficient methods and tools to design and deliver innovative products and services and decrease the time to market. Project duration, costs, and performance are aspects that normally face changes during the project development. These changes should be treated by using adapted and optimized processes in order to better control, coordinate, manage, and improve projects. Agile methods seem to be efficient for the management of successful projects, however they are mainly use in companies where the business domain is software. Agile methods recently received a growing interest from industry and now are well accepted and deployed in software engineering. This thesis thus tackles the point of transferring the agile methods from software to systems engineering, and issues that are induced.The report first introduces the notion of agility and the birth of the agile movement as well as the principles and values of agile software development. It also presents the main agile methods, as well as other philosophies that share a number of similarities with Agile. Project attributes can be defined, from the literature, to help contextualizing agile projects; we describe and use these project attributes to compare different agile methods and identify the differences between them. Agile and Lean are compared to determine why Lean is used in software development, and how it differs from other agile methods. Finally, we identify several issues to transfer agile methods in the context of systems engineering.We then focus on the understanding of agility in systems engineering. Two meanings of "agile" are found in literature. Considering that agility is focused in the rapid change of convincing, designing, and implementing processes of products and systems in an easy way, we explore the question of introducing agility in systems engineering. A first analysis is led to identify any notion of agility in systems engineering standards. The results of this analysis help us to highlight the issues and challenges of transferring agility into systems engineering. Focusing on the issues, we then present a four steps research methodology. The first step aims to define a contextual model for systems engineering development. The contextual model contains the organizational factors and the project attributes for engineering projects. This contextualization lead us to identify if and which agile method could be used for the management of engineering projects (step two). The step three justifies our selection of the Scrum Framework, between agile methods, for the management of engineering projects. Scrum Practices are defined and evaluated in the project attributes for engineering projects. However, several difficulties are identified and listed while using the Scrum Practices in engineering projects. Finally, the step four proposes some solutions to solve a set of difficulties.This work finally proposes the use of Scrum Practices in two engineering projects. An educational project is analyzed first. This project aims to develop a connected robot. By starting from the contextual model for systems engineering development (cf. section III.4.2.d), we characterize the project to identify what type of project is, then we propose the use of the graphical view of the Scrum Framework to plan the development of the robot. Following the same schema, a second industrial project is analyzed. The second project aims to develop an automotive application for engine management.

Les systèmes modernes sont caractérisés par l’intégration de plusieurs composants de technologies diverses interagissant dans le but d’offrir de plus en plus de fonctionnalités aux utilisateurs. La complexité croissante dans ces systèmes pluridisciplinaires dits mécatroniques nécessite la mise en place de nouveaux processus, outils et méthodes pour la conception, l’analyse et la validation de ces derniers en respectant les contraintes de coût et de délais imposés par la concurrence. Ces systèmes doivent également satisfaire des contraintes de fiabilité et surtout de sûreté de fonctionnement. Seule une intégration du processus d’analyse de sûreté de fonctionnement tout au long du processus de développement peut assurer la satisfaction de ces contraintes de manière optimale.Les travaux de cette thèse ont pour objectif de contribuer à l’intégration des analyses de sûreté de fonctionnement dans le processus d’ingénierie système basée sur SysML afin de rendre ces analyses plus rapides et plus efficaces. Pour ce faire, nous avons traité les axes suivants : la formalisation d’une méthodologie de conception basée sur SysML et qui sera le support des analyses de sûreté de fonctionnement ; l’extension du langage SysML afin de pouvoir intégrer des spécificités des systèmes mécatroniques ainsi que des aspects de sûreté de fonctionnement dans le modèle système; l’exploration automatique des modèles SysML afin d’en extraire les données nécessaires pour l’élaboration des artefacts de la SdF et la génération (semi)/automatique de ces derniers (FMEA et FTA). Nous avons également intégré la vérification formelle d’exigences de sûreté de fonctionnement.Cette méthodologie nommée SafeSysE a été appliquée sur des cas d’étude du domaine de l’aéronautique : EMA (Electro-Mechenical Actuator) et WBS (Wheel Brake System). / Modern systems are getting more complex due to the integration of several interacting components with different technologies in order to offer more functionality to the final user. The increasing complexity in these multi-disciplinary systems, called mechatronic systems, requires new appropriate processes, tools and methodologies for their design, analysis and validation whilst remaining competitive with regards to cost and time-to-market constraints.The main objective of this thesis is to contribute to the integration of safety analysis in a SysML-based systems engineering approach in order to make it more efficient and faster. To achieve this purpose, we tackled the following axes: formalizing a SysML-based design methodology that will be the support for safety analyses; providing an extension of SysML in order to enable the integration of specific needs for mechatronic systems modeling as well as safety concepts in the system model; allowing the automated exploration of the SysML models in order to extract necessary information to elaborate safety artefacts (such as FMEA and FTA) and the semi-automated generation of the latters. We have also integrated formal verification to verify if the system behaviors satisfy some safety requirements.The proposed methodology named SafeSysE was applied to case studies from the aeronautics domain: EMA (Electro Mechanical Actuator) and WBS (Wheel Brake System).

Les travaux présentés dans ce mémoire s'inscrivent dans le contexte de l'Ingénierie d'un Système Interactif d'Aide à la Conduite (SIAC) d'un procédé industriel. Nous défendons l'intérêt d'améliorer l'interactivité numérique entre un procédé et un agent (opérateur de conduite, rondier) qui applique des procédures de conduite. L'originalité du SIAC consiste à encapsuler le système physique par un canal d'objets logiques afin de mieux équilibrer la distribution des rôles entre l'humain et le système technique qu'il conduit. Ce SIAC fournit aux opérateurs et aux rondiers des services d'aide à la conduite tels que la localisation des équipements, l'autorisation des actions à exécuter et la validation des actions exécutées, de même que la gestion des contraintes d'exclusion et de dépendances entre actions, imposées par la physique du procédé. La spécification de ce système sociotechnique interprète les travaux des « Problem Frames » en génie informatique pour proposer un procédé de modélisation itératif dans le cadre d'une Ingénierie Système Basée sur des Modèles (ISBM). Cette ISBM s'appuie sur le langage SysML, dont la syntaxe et la sémantique sont spécialisées pour supporter le procédé de modélisation proposé. Cette spécialisation met en correspondance les artéfacts clés extraits à la fois des bonnes pratiques de l'Ingénierie Système et des bonnes pratiques de SysML. / Within the context of the Engineering of an Interactive Aiding System for industrial process Control (SIAC), these works aims to improve the digital interaction between a process and a human operator (control room operator, field operator) which applies control procedures. The proposed SIAC enhances the digital capabilities of the field operator in order to better balance the role distribution between the technical system and the human system. It provides active control services to field operators such as equipment localisation, action authorization and action validation, as well as man-agement services for the verification of exclusions between procedures constraints and verification of de-pendencies between actions constraints.The specification of such socio-technical system interprets the ?Problem Frames? from software engineer-ing in order to propose an iterative Model Based System Engineering (MBSE) process. This MBSE is based on SysML modelling language, whose syntax and semantics are specialized to support the proposed meth-odology. This specialization maps the key artefacts that are extracted from the System Engineering and SysML good practices.

Dans cette thèse nous proposons un outil d’aide à la décision multicritère qui permet aux décideurs de sélectionner un scénario optimal dans un graphe de projet qui contient toutes les alternatives de choix de conception et de réalisation d’un nouveau système, tout en tenant compte des risques inhérents aux choix réalisés. Le modèle du graphe est construit en considérant toutes les décisions collaboratives des différents acteurs impliqués dans le projet. Cet outil d’aide à la décision est basé principalement sur les techniques de l’optimisation combinatoire. En effet, nous avons choisi de travailler avec la métaheuristique ACO (algorithme d’optimisation par colonies de fourmis) vu sa capacité à fournir des solutions optimales dans un temps raisonnable. Les objectifs à minimiser sont le coût global du projet, sa durée totale de réalisation et l’incertitude sur ces critères (coût, durée). La modélisation des incertitudes a été abordée suivant deux approches différentes. La première approche consiste à modéliser l’incertitude en utilisant des intervalles simples et en la considérant comme un objectif à part entière à optimiser avec le coût et la durée. Quant à la deuxième approche, elle permet de modéliser l’incertitude sur les objectifs du projet (coût, durée) sous formes de distributions de probabilités. L’outil d’optimisation proposé dans la thèse fait partie d’un processus intégré et plus global qui se base sur les standards industriels (processus d’ingénierie système et de management de projet) qui sont largement connus et utilisés dans les entreprises. Ainsi, le travail développé dans cette thèse constitue un vrai guide pour les industriels dans leurs processus de conception et de réalisation des systèmes complexes innovants dans le domaine d’ingénierie système.