L’ingénierie système et le management de projet sont deux disciplines essentielles dans l'industrie, et représentent deux facteurs essentiels pour la réussite des projets. Cependant, depuis de nombreuses années, s’est établie une barrière culturelle entre les praticiens de l'ingénierie des systèmes et ceux de la gestion de projet. Alors que l'ingénierie des systèmes s’intéresse aux éléments techniques, le management de projet a la responsabilité globale du projet ; de ce fait, certains considèrent que leurs activités sont indépendantes plutôt que de les considérer comme des parties d’un tout. Par conséquent, le travail coûte souvent plus, prend plus de temps, et fournit une solution non optimale pour le client. Alors comment faire pour supprimer les barrières entre les différentes équipes, les pratiques et les connaissances, afin de prendre les décisions dans le projet sur la base des vues intégrées de ces parties prenantes ? La réponse à cette question est essentielle pour assurer le succès du projet et améliorer la performance en entreprise. Cette thèse se place à l'intersection de plusieurs disciplines, notamment l’ingénierie système et le management de projet. Elle promeut le développement collaboratif de systèmes multi-technologies et la prise de décision partagée entre les parties prenantes. Notre premier objectif porte sur l'harmonisation des descriptions des processus du management de projet et d'ingénierie des systèmes sur la base des normes et guides de bonnes pratiques internationaux. Notre proposition est d'élaborer un cadre de processus fondamentaux et alignés pour supporter le management des processus d’ingénierie système qui peut être adapté à des entreprises de profils différents (PME, ETI ou grands groupes). Pour cela, nous comparons les cinq normes et guides d'ingénierie des systèmes (ANSI/EIA 632, ISO/IEC 15288, IEEE 1220, INCOSE Handbook et Sebok) et les trois normes et guides de gestion de projets (PMBoK, ISO 21500, ISO/IEC 29110) afin d'évaluer la cohérence de ces documents de référence en ce qui concerne les processus qu'ils décrivent et qui sont impliqués dans l'ensemble du projet. Au-delà de l'intégration des pratiques par l'utilisation de ce cadre, nous offrons aussi aux ingénieurs systèmes et managers un ensemble d'indicateurs qu'ils peuvent partager afin de faciliter la coopération entre eux et leur permettre une prise de décision collaboration dans le suivi et le pilotage des projets. Les indicateurs sont évalués à la fois par les ingénieurs systèmes et les managers et leur importance est décidée collaborativement à l’aide d’une méthode multicritère d’aide à la décision (AHP). Ensuite, sur la base des valeurs des indicateurs, les méthodes du chemin critique (CPM) et de gestion adaptative de la valeur acquise (EVM) sont utilisées pour évaluer l’avancement du projet et du développement du système. Quatre indices sont ainsi définis pour supporter le processus de prise de décision tout au long du projet afin de permettre la prise de décisions collaborative et de rendre celle-ci plus rationnelle. / In a highly competitive economic context, companies need to improve their performance in entire life cycle of a product. It is often found that company organization leads to segregation between systems engineering and project management, with the result that decision-making is sometimes misguided and may compromise project execution, whereas, although they each have specific visions and targets, these disciplines are nonetheless intended to serve a common objective, which is to satisfy the customer. So it is an important issue to facilitate their adoption and their joint deployment within the company, in order to improve decision-making in engineering projects. The proposal of the thesis involves bringing systems engineering and project management closer together in order to help both systems engineers and project managers assess the project progress. Based on this assessment, they can adjust the project policy dynamically through the project life cycle. In this thesis, we first harmonize the standards and guides from systems engineering and project management domains and define an integrated process groups organized into 3 groups of processes. Then we identify a set of key indicators related to these process groups, indicators are then valuated and give the evaluation of the indicator based on the analytic hierarchy process method to integrate the views of systems engineers and project managers in an additional way. On the basis of these indicators, we use the critical path method and earned value management method to assess the project progress values and define two project indexes to assess and insight the project progress easier.

De nos jours, le degré de complexité des systèmes de transport notamment ferroviaires est important et grandissant. En effet, les nouvelles technologies et besoins des grandes métropoles contraignent les concepteurs de ces systèmes à toujours intégrer de plus en plus de fonctionnalités. Cette complexité rend obsolète les méthodes de conception traditionnelles qui reposent sur l'expertise d'ingénieurs. La conception du système est définie sur plusieurs documents de spécification, de centaines de pages chacun. Ces derniers comprennent généralement la description des différentes exigences, fonctionnalités et sous-systèmes, ils sont rédigés en langage naturel. Ceci est source d'erreurs et ambigüités lors des différentes phases de conception et de validation sécuritaire. De ce fait, l'ingénierie système basée sur les modèles propose des solutions outillées afin de structurer et spécifier de manière systématique le fonctionnement du système. Dans cette thèse, nous proposons une approche de rétro-ingénierie de ces spécifications système. Cette approche nous permet de définir une méthodologie orientée-scénarios pour la formalisation et analyse de spécifications système. Elle est basée sur le langage de modélisation semi-formel ScOLa (Scénarios Oriented Language) et un modèle d'exécution formel basé sur le langage AltaRica 3.0. Nous proposons, á partir de ScOLa, des techniques contribuant aux analyses de sûreté fonctionnelles du système. Ces techniques permettent de clarifier, structurer et analyser / As of today, the complexity of transportation systems and especially railways is continuously growing. Indeed, new technologies and needs of major metropolitan areas constrain system designers to integrate more and more functionalities. Traditional methods for the design of systems are mainly based on the knowledge of experts. Systems are specified in several documents, of hundreds of pages each. These documents provide a general description of the requirements, functionalities and sub-systems, and are written in a natural language. This is error-prone and source of ambiguities. Model-based systems engineering proposes systematic solutions to structure and specify systems architectures. In this thesis, we propose a reverse engineering approach that is able to capture systems concepts. This leads us to propose ScOLa, a scenario-oriented modeling language for systems specifications with the following features:- A scenario-oriented approach to provide a more contextual view of the system, at several abstraction levels.- A co-construction of the architecture and behavior of the system in the same model.- The use of ScOLa for a seamless integration of system specification and safety analysis. We propose ascenario-oriented methodology for safety analysis, implemented using AltaRica 3.0.

L'intégration de diverses technologies, notamment celles de l'informatique et l'électronique, fait que les systèmes conçus de nos jours sont de plus en plus complexes. Ils ont des comportements plus élaborés et plus difficiles à prévoir, ont un nombre de constituants en interaction plus important et/ou réalisent des fonctions de plus haut niveau. Parallèlement à cette complexification des systèmes, la compétitivité du marché mondial impose aux développeurs de systèmes des contraintes de coût et de délais de plus en plus strictes. La même course s'opère concernant la qualité des systèmes, notamment lorsque ceux-ci mettent en jeu un risque en vies humaines ou un risque financier important. Ainsi, les développeurs sont contraints d'adopter une approche de conception rigoureuse pour répondre aux exigences du système souhaité et satisfaire les diverses contraintes (coût, délais, qualité, sûreté de fonctionnement,...). Plusieurs démarches méthodologiques visant à guider la conception de système sont définies par l'intermédiaire de normes d'Ingénierie Système. Notre travail s'appuie sur la norme EIA-632, qui est largement employée, en particulier dans les domaines aéronautique et militaire. Il consiste à améliorer les processus d'ingénierie système décrits par l'EIA-632, afin d'intégrer une prise en compte globale et explicite de la sûreté de fonctionnement. En effet, jusqu'à présent la sûreté de fonctionnement était obtenue par la réutilisation de modèles génériques après avoir étudié et développé chaque fonction indépendamment. Il n'y avait donc pas de prise en compte spécifique des risques liés à l'intégration de plusieurs technologies. Pour cette raison, nous proposons de nous intéresser aux exigences de Sûreté de Fonctionnement au niveau global et le plus tôt possible dans la phase de développement, pour ensuite les décliner aux niveaux inférieurs, ceci en s'appuyant sur les processus de la norme EIA-632 que nous étoffons. Nous proposons également une méthode original e de déclinaison d'exigences de sûreté de fonctionnement à base d'arbres de défaillances et d'AMDEC, ainsi qu'un modèle d'information basé sur SysML pour appuyer notre approche. Un exemple issu du monde aéronautique permet d'illustrer nos propositions.

Dans le cadre d’une relation client / fournisseur, les entreprises proposant des produits ou systèmes doivent élaborer et proposer des offres personnalisées, attractives et réalisables. Pour cela, elles doivent tout d’abord concevoir et évaluer un ensemble d’offres techniques (couples systèmes / processus de réalisation). Ensuite, sélectionner, sur la base d’un ensemble de critères de décision pertinents, l’offre technique à considérer dans la proposition à transmettre au client. Dans des situations où les solutions techniques disponibles au sein de l’entreprise fournisseur couvrent une bonne partie des besoins exprimés par le client mais pas la totalité, situations dites de « conception non-routinière », l’analyse des pratiques industrielles et des travaux scientifiques a permis de définir trois problématiques de recherche majeures : (i) la conception des offres en situations de conception non-routinière, (ii) l’évaluation de la confiance dans les offres quant à leur bonne réalisation au regard des attentes et objectifs fixés, et (iii) la sélection, parmi un ensemble d’offres potentielles, de l’offre la plus intéressante en tenant compte de l’imprécision, de l’incertitude et de la confiance associées aux offres. Les travaux réalisés dans cette thèse apportent des solutions scientifiques et pragmatiques à ces trois problématiques. Concernant la conception des offres, des solutions sont proposées pour étendre les principes de configuration à des situations de « conception non-routinière ». Deux indicateurs ainsi qu’une méthode permettant de les quantifier sont proposés pour l’évaluation de la confiance de chaque offre technique. Enfin, une approche d’aide à la décision multicritère est développée pour aider à la sélection de l’offre technique la plus intéressante en tenant compte de l’imprécision, de l’incertitude et de la confiance. / In the context of a customer / supplier relationship, companies offering products or systems must develop and propose personalized, attractive and achievable offers. In order to do so, they have to design and evaluate a set of technical offers corresponding to pairs of systems and delivery processes. Then, on the basis of a set of relevant decision criteria, they must select the technical offer to be considered and sent to the customer. In situations where the technical solutions available within the supplier company cover a good part of the customer’s requirements but not all, so-called "non-routine design" situations, the analysis of industrial practices and scientific works has led us to identify three major research problems: (i) the design of technical offers in non-routine design situations, (ii) the evaluation of the confidence in these offers as to their good achievement with regard to customer’s expectations and supplier’s objectives, and (iii) the selection of the most interesting offer from a set of potential technical offers while taking into account imprecision, uncertainty and confidence. This thesis provides scientific and pragmatic solutions to these problems. Regarding the design of the offers, solutions are proposed to extend the principles of configuration to "non-routine design" situations. Two indicators and a method for quantifying them are proposed for the assessment of the confidence of each technical offer. Finally, a multi-criteria decision support approach is developed to assist the supplier in the selection of the most interesting technical offer, taking into account imprecision, uncertainty and confidence.

La recherche de moyens alternatifs pour la propulsion d'un aéronef est primordiale tant la dépendance au pétrole est forte. Le travail proposé dans cette thèse s'inscrit dans le besoin de soutenir les concepteurs de systèmes de propulsion innovants utilisant l'électricité. En partant du constat qu'il est primordial de s'appuyer sur l'analyse de l'aéronef dans sa globalité, nous proposons une approche basée sur les modèles, faisant appel aux modèles d’ingénierie système, aux modèles comportementaux basés sur la physique et à la simulation numérique, et collaborative, car la conception implique de nombreux métiers.L'objectif de cette approche est la création d'un produit virtuel qui est un modèle global multidisciplinaire exécutable du produit pour en faciliter la conception. Une méthodologie est alors construite pour se concentrer sur la relation entre le produit virtuel, ses modèles constitutifs et leur obtention. Le fil directeur de la méthodologie correspond à une recherche d'informations, au moyen de l'analyse des interactions et impacts multidisciplinaires qui apparaissent dans le système, puis l'application de cette information pour la construction d'un modèle d'intention qui permet la requête de modèles comportementaux auprès d'experts. C'est finalement le lien manquant entre la conception globale conduite par l'ingénierie système et la conception basée sur la physique du monde réel qui est implicitement traité dans ces travaux. Pour réaliser l'ensemble de la méthodologie, un nouveau rôle a été défini, le rôle d'architecte de simulation. Cette thèse présente la méthodologie de manière théorique, incluant ses rôles et concepts, puis cette dernière est démontrée sur un cas d'étude correspondant à l'hybridation d'un drone de type hélicoptère. / The research of alternative aircraft propulsion system is mandatory because oil dependence is too strong. The work proposed in this thesis is oriented to support electric based innovative propulsion system designers. Considering that it is important to consider entire aircraft analysis, we propose a model based, with systems engineering models, physics-based behavioral models and numerical simulation, and collaborative, because design require numerous business expertise. The objective of this approach is to build a virtual product, which means a global multidisciplinary executable model of the product under design in order to facilitate its design. A methodology is then developed, focused on the relation between the virtual product, its constitutive models and their acquisition. The methodology director wire corresponds to information research, with multidisciplinary interactions and impacts in the system, and then the application of those pieces of information to build a model of intention which allows requesting a behavioral model from experts. Finally, it is the missing link between global design driven with systems engineering and real physics based design which is implicitly at stake. To perform the methodology, a new role has been defined, the simulation architect. This thesis presents theoretically the methodology, including roles and concepts, and then this methodology is demonstrated on a helicopter based drone study-case.

Dans la mesure où un système est un ensemble d'éléments en interaction, la difficulté pour un ingénieur système est de guider l’architecture d'un modèle « total » du système en tant qu'ensemble de modèles « locaux » d’ingénieries interdisciplinaires en interaction. Les travaux présentés dans ce mémoire s’intéressent plus précisément à la nature heuristique, spécifiante et exécutable de cette relation « totale » de couplage afin de construire un modèle virtuel du système à faire. La perspective holonique retenue permet de considérer cette relation de couplage de façon descriptive du TOUT et prescriptive de chacune des PARTIES aussi bien en regard de la situation-système à percevoir que des constitutifs-système à architecturer. Ainsi, nous avons revisité cette relation en tant que processus itératif, récursif et collaboratif de co-spécification-système visant à supporter la requête de connaissances auprès de chacune des ingénieries spécialistes délivrant en retour les modèles constitutifs satisfaisant des exigences systèmes. Notre environnement de co-modélisation-système se compose alors d’un ensemble d’environnements élémentaires de modélisation de constituants-système, avec pour objectif de préserver les outils, méthodes et processus de travail de chacune des parties prenantes. La modélisation au niveau système s’appuie sur le langage de modélisation « SysML » pour architecturer l’ensemble des connaissances. La vérification et la validation système s’effectue par co-exécution de modèles autour d’un bus de co-simulation, y compris in-situ avec la plate-forme d’expérimentation CISPI du projet SAFETECH du CRAN constituant notre cas d’application / Insofar as a system is a set of interacting elements, the difficulty for a system engineer is to guide the whole model architecture of a system as a set of interdisciplinary engineering part models interacting. The works presented in this thesis are specifically interested in the heuristic, specifying and executable nature of this whole relationship coupling to design a virtual model of the system-of-interest. The holonic perspectives allows us to consider this coupling relationship as descriptive of a WHOLE (H) and prescriptive of each parts as well in regards to system situation to perceive, as system-elements to architect. In this sense, we revisit this relation as an iterative, recursive and collaborative process of system co-specification to the quest of knowledge with each specialist engineering delivering constitutive models satisfying basic requirements. Our system co-modelling environment is itself composed of a set of system-components modelling environment, with the stated objective to preserve tools, methods and works of each stakeholders in order to facilitate the expression of their skills. The modelling at a system level is based on the system modelling language (SysML) to architecture the set of knowledge. Verification and validation are performed by co-execution of models around a co-simulation bus, including CISPI platform of SAFETECH project of CRAN constituting our case study

Les politiques de transport qui visent la promotion de la marche, du vélo, ou des transports en commun représentent un véritable enjeu stratégique pour un territoire. Cependant, c’est aussi un vrai défi en matière d’ingénierie de conception et d'innovation. Cette thèse a pour principal objectif d’identifier des pistes d’amélioration concernant le processus actuel de conception des politiques de transport. Nous nous sommes concentrés sur la définition d’un modèle de conception centré sur l’usage, ouvert à l’interdisciplinarité capable de répondre aux enjeux afférents aux politiques de transport. Au travers de ce modèle, nous proposons de poser un regard critique sur le processus actuel de conception des politiques de transport / Transportation policies that promote walking, cycling, or public transports are a real strategic issue for an area. However, it's also a real challenge in design engineering. The main objective of this thesis is to identify ways for improvement concerning the current process of designing transport policies. We focused on defining a user-centered design model, open to interdisciplinarity, capable of responding to transportation policy issues. Through this model, we propose to take a critical look at the current process of designing transport policies

Un Système de Systèmes (SdS ou System of Systems - SoS) est un système complexe résultant de l'assemblage de composants existant ou à créer, de nature hétérogène (e.g. des systèmes techniques ou socio techniques appelés sous-systèmes, dispositifs techniques, acteurs ou organisations, ou encore des infrastructures plus ou moins complexes pouvant être perçues comme des SdS). Cet assemblage est nécessaire à ces composants pour agir et interagir avec d'autres composants afin de réaliser une mission commune, éventuellement limitée dans le temps et qu'aucun de ces composants ne pourrait réaliser seul. De fait, un SdS possède des caractéristiques particulières comme l'hétérogénéité, la possible émergence de propriétés et de comportements durant les interactions entre les composants et à leurs interfaces, la préservation de l'autonomie managériale et opérationnelle de ces composants, la répartition géographique de ces composants, un cycle de vie particulier, etc. L'Ingénierie Système (IS ou Systems Engineering - SE) propose et promeut un ensemble de concepts, de processus maintenant standardisés, l'usage incontournable de modèles (on parle alors de Model Based Systems Engineering – MBSE) et de bonnes pratiques pour concevoir et réaliser des systèmes complexes. Du fait de ses caractéristiques particulières, la conception et le développement d'un SdS (SoS Engineering - SoSE) est elle-même particulière même si elle emprunte à l'IS nombre de traits communs. En effet, le choix et l'assemblage des composants, leurs besoins en termes d'interfaces pour faciliter leurs interactions entre eux et avec l'environnement du SdS, les propriétés et comportements émergents entres autres caractéristiques, impliquent des efforts de la part des personnes en charge d'un SdS. Il faut alors, pour les aider dans leurs tâches, conceptualiser et développer des langages, méthodes et outils supports. Le SoSE a en effet des besoins particuliers de modélisation, de vérification, de validation de modèles. Il nécessite également de disposer de moyens de simulation et d'évaluation du comportement global du SdS et de ses propriétés, par exemple, lorsqu'il doit faire face à des événements redoutés (e.g. ajout, modification ou retrait d'un composants, évolution de la mission, etc.). Le but est que ces personnes puissent progresser en confiance et leur donner les moyens de fournir des modèles de SdS avec lesquels l'analyse des propriétés du SdS devient possible, avant même d'alimenter les activités de décision et d'optimisation en cours de conception du SdS. Ce travail s'intéresse à une propriété importante pour les SdS et leurs composants : l'interopérabilité. Elle est vue ici comme une exigence sommative des capacités et des capabilités des composants à être et rester compatibles, à inter opérer efficacement, à rester autonome pendant l'interaction et à la réversibilité de la relation d'interaction lorsque celle-ci s'achève. L'interopérabilité garantit donc ou, à défaut, maximise la capacité d'un composant à travailler sans perte et harmonieusement avec un autre composant, dans différentes situations et avec un niveau de performance attendu, tout en respectant un ensemble d'autres exigences venant des parties prenantes impliquées ou concernées par le SdS visé.Cette thèse consiste à formaliser et à développer une méthode pour accompagner la modélisation, la vérification de modèles et l'analyse de l'interopérabilité dans un SdS. En conséquence elle repose sur 1) un ensemble de concepts et de relations entre ces concepts pour décrire un SdS et la propriété d'interopérabilité, 2) des langages spécifiques de modélisation (DSML) pour manipuler ces concepts et relations et donc créer des « modèles » de SdS, 3) d'un processus opératoire et 4) d'outils de modélisation, de vérification des modèles, de simulation du comportement et d'évaluation de l'interopérabilité et de son influence sur la performance, la stabilité et l'intégrité du SdS en cours de fonctionnement. / A System of Systems (SdS) is a complex system which is seen as a group of, in most cases, existing and heterogeneous entities (e.g. technical systems or socio-technical called subsystems, actors or organizations or even complex infrastructures that can be considered as SoS) assembled together in order to interact, during a timeframe to produce some kind of capabilities, products or services and to achieve a global mission that a system alone cannot fulfill. Moreover, the SoS has some particular characteristics such as: Operational Independence and Managerial Independence (autonomy), Evolutionary Development, Emergent Behavior, Geographic distribution, Connectivity and Diversity etc. The systems engineering (SE) provides and promotes a set of concepts, principles, processes, standards, an essential use of models (Model Based Systems Engineering - MBSE)and a good practice to design and conduct complex systems. However, even if the System of Systems Engineering (SoSE) shares some common features with the SE, SoS characteristics, assembling, interfacing and interactions between its entities, induce an additional effort, required from the persons responsible of the SoS, over the SE. Therefore, and in order to help these persons in their tasks, it is necessary to conceptualize and develop languages, methods and tolls supports. The SoSE has special needs in terms of modeling and models' verification and validation. Moreover, it requires to have means to simulate and evaluate the global behavior of the SoS and its properties, for example, when it has to face dangerous events (e.g. adding, removing or modifying a component, mission's evolution etc.). The aim is to help designers and engineers to progress in confidence by giving them the means to have SoS models with which the analysis of the SoS properties becomes possible. In this work, a particular attention is given to an important property of the SoS and its components: the interoperability. It is seen here as a summative requirement of components capacities and capabilities to remain compatible, to interoperate and to remain autonomous during the interactions and reversible after it. The interoperability guarantees or, by default, maximizes the capacity of a component to work, harmoniously and without any loss, with another component, in various situations and with an expected level of performance while respecting a set of requirements (stakeholders involved or concerned by the SoS).This thesis consists in formalizing and developing a method to support modeling, model's verification and the analysis of the interoperability in a SoS. Therefore, it is based on 1) a set of concepts and relationships between these concepts to describe a SoS as well as the interoperability property, 2) Domain Specific Modeling Languages (DSMLs) to manipulate these concepts and relationships and thus creating a SoS' model, 3) an operating process and 4) a modeling and verification tools, simulating behavior and evaluation of the interoperability and its impact on the SoS performance, stability and integrity while it is operating.

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. / In this thesis, we propose a multi-criteria decision making tool that allows decision-makers to select an optimal scenario in a project graph that includes all the alternative choices of a new system’s conception and realization, while taking into account the risks inherent to these choices. The model of the graph is constructed by considering all the collaborative decisions of the different actors involved in the project. This decision making tool is based mainly on the techniques of combinatorial optimization. Indeed, we have decided to work with the metaheuristic ACO (Ant Colony Optimization algorithm) for its ability to provide optimal solutions in a reasonable amount of time. The objectives to be minimized are the total cost of the project, its global duration and the uncertainties about these criteria (cost, duration). The uncertainties modeling is performed according to two different approaches. The first approach consists in using single intervals to model the uncertainty and it is considered as a third objective to optimize besides cost and duration. As for the second approach, the uncertainty about project objectives (cost, duration) is performed by using probabilities distributions. The optimization tool proposed in this thesis is a part of an integrated and more global process, based on industrial standards (the systems engineering process and the project management one) that are widely known and used in companies. Thus, the work developed in this thesis is a real guide for companies in their process of design and realization of innovative complex systems in the systems engineering field.

La recherche de moyens alternatifs pour la propulsion d'un aéronef est primordiale tant la dépendance au pétrole est forte. Le travail proposé dans cette thèse s'inscrit dans le besoin de soutenir les concepteurs de systèmes de propulsion innovants utilisant l'électricité. En partant du constat qu'il est primordial de s'appuyer sur l'analyse de l'aéronef dans sa globalité, nous proposons une approche basée sur les modèles, faisant appel aux modèles d’ingénierie système, aux modèles comportementaux basés sur la physique et à la simulation numérique, et collaborative, car la conception implique de nombreux métiers.L'objectif de cette approche est la création d'un produit virtuel qui est un modèle global multidisciplinaire exécutable du produit pour en faciliter la conception. Une méthodologie est alors construite pour se concentrer sur la relation entre le produit virtuel, ses modèles constitutifs et leur obtention. Le fil directeur de la méthodologie correspond à une recherche d'informations, au moyen de l'analyse des interactions et impacts multidisciplinaires qui apparaissent dans le système, puis l'application de cette information pour la construction d'un modèle d'intention qui permet la requête de modèles comportementaux auprès d'experts. C'est finalement le lien manquant entre la conception globale conduite par l'ingénierie système et la conception basée sur la physique du monde réel qui est implicitement traité dans ces travaux. Pour réaliser l'ensemble de la méthodologie, un nouveau rôle a été défini, le rôle d'architecte de simulation. Cette thèse présente la méthodologie de manière théorique, incluant ses rôles et concepts, puis cette dernière est démontrée sur un cas d'étude correspondant à l'hybridation d'un drone de type hélicoptère. / The research of alternative aircraft propulsion system is mandatory because oil dependence is too strong. The work proposed in this thesis is oriented to support electric based innovative propulsion system designers. Considering that it is important to consider entire aircraft analysis, we propose a model based, with systems engineering models, physics-based behavioral models and numerical simulation, and collaborative, because design require numerous business expertise. The objective of this approach is to build a virtual product, which means a global multidisciplinary executable model of the product under design in order to facilitate its design. A methodology is then developed, focused on the relation between the virtual product, its constitutive models and their acquisition. The methodology director wire corresponds to information research, with multidisciplinary interactions and impacts in the system, and then the application of those pieces of information to build a model of intention which allows requesting a behavioral model from experts. Finally, it is the missing link between global design driven with systems engineering and real physics based design which is implicitly at stake. To perform the methodology, a new role has been defined, the simulation architect. This thesis presents theoretically the methodology, including roles and concepts, and then this methodology is demonstrated on a helicopter based drone study-case.