Les systèmes de production actuels sont soumis à des contraintes de réactivité et de productivité. Par conséquent, les variabilités du flux physique sont de plus en plus prononcées. Ces variabilités s’amplifient en raison d’un ensemble de facteurs humains. Elles impactent la productivité et peuvent donner lieu à des facteurs de risque qui peuvent contribuer dans la genèse des maladies professionnelles. Par conséquent, les systèmes de production doivent offrir la flexibilité nécessaire afin de mieux amortir cette variabilité et en particulier, son incidence sur l’opérateur. Dans ce contexte, ces travaux de thèse proposent une approche pour instaurer la flexibilité temporelle nécessaire dans un système de production : les marges de manœuvre temporelles. Ce travail décrit le développement d’un outil permettant de simuler un système afin d’évaluer son comportement. L’outil développé est baptisé AEN-PRO : Agent based ENgine for PROduction system simulation. Ces travaux proposent également la définition d’un indicateur permettant de mesurer les marges de manœuvre temporelles disponibles sur un poste de travail. L’analyse par états élémentaires est aussi proposée pour évaluer le comportement des entités du système afin de proposer des modifications de la conception qui améliorent les marges de manœuvre et la productivité du système. / Today's production systems are subject to reactivity and productivity constraints. Consequently, variability in the physical flow are increasingly pronounced. This variability affects productivity and may contribute to occupational diseases through different kind of risk factors. Therefore, production systems must have the needed flexibility to better cushion this variability and its impact on workers. In this context, this article proposes a tooled approach to establish temporal flexibility in production system: temporal margins of maneuver. The developed tool is used to simulate a production system and assess its behavior with respect to variability. This work also proposes the definition of an indicator to measure the temporal margins of maneuver in the simulated system. Elementary states analysis is proposed to evaluate the behavior of the system’s entities. This analysis leads to improvements that aim to enhance the temporal margins of maneuver and the productivity of the system as well.

[pt] Um dos desafios de desenvolvimento de software é produzir aplicativos que são projetados para evoluir reduzindo esforços de manutenção. Diversas técnicas desenvolvidas para a governança de leis de interação em sistemas multiagentes abertos foram propostas, no entanto a flexibilidade e a reutilização de leis não ocorrem de forma sistemática com estas técnicas. A tecnologia de gframeworks visa orientar o projeto e a implementação de leis de interação em sistemas multiagentes abertos, com o objetivo de produzir mecanismos de governança de leis de interação. A flexibilidade em g- frameworks é obtida através da introdução de incrementos específicos que as instâncias em desenvolvimento requerem, de modo a completar e adaptar as funcionalidades originais do g-framework. A reutilização em g-frameworks vem justamente do re-aproveitamento de um mesmo projeto e código de lei de interação em instâncias geradas a partir do g-framework. Os benefícios obtidos por tal abordagem podem impactar positivamente o desenvolvimento de software em termos do custo e tempo total de construção de uma família de mecanismos de governança de sistemas multiagentes. Para isto, são apresentadas técnicas de governança de sistemas multiagentes abertos e técnicas de reutilização de leis de interação. Um método de orientação é proposto para guiar o desenvolvimento de g-frameworks. Experimentos foram desenvolvidos e são descritos neste documento. / [en] One of the challenges of software development is to produce applications that are designed to evolve, reducing maintenance efforts. Many techniques developed to govern the interaction laws in open multi- agent systems were proposed, but the flexibility and reuse concerns of interaction laws were not systemically fulfilled by them. The technology of g- frameworks intends to guide the design and the implementation of interaction laws in open multi-agent systems, aiming to facilitate the production of interaction law governance mechanisms. The flexibility in g-frameworks is achieved by specific increments that the instances under development require, to complete and adapt the original functionalities of the g-framework. The reuse in g- frameworks is related to a common design and codification of that interaction laws that are shared by instances developed with the g-framework. The benefits of this approach might positively impact the development of software considering the costs and the necessary time to construct the family of governance mechanisms of multiagent systems. In this thesis, some techniques to promote reuse of interaction laws were propose to fulfill this goal. One method to orient the development of g-frameworks is proposed. Experiments were developed and they are described in this thesis.

Les réseaux de transport se sont amplifiés par l’accroissement du nombre des véhicules et des stations ainsi que l’apparition de nouvelles notions essentiellement la multimodalité et l’intermodalité. Ainsi, la tâche de gestion des réseaux de transport collectif est devenue très complexe et difficile pour les régulateurs. Pour faire face à ces difficultés, on note le développement des systèmes d’aide à la décision comme solution efficace de régulation de la circulation. Ils permettent de transmettre en temps réel les informations concernant le trafic sur les réseaux de transport.Notre travail se base sur la conception d’un système de régulation des réseaux de transport multimodal. Il peut se révéler comme un outil primordial pour apporter des solutions efficaces et en temps réel à la problématique de la congestion routière. Il peut communiquer l’information nécessaire à l’usager afin de prendre sa décision de déplacement avec ou sans sa voiture. Le système proposé est une approche hybride entre une modélisation par graphes du réseau et un système multi-agents. Ceci sera appuyé par une approche évolutionniste pour la génération d’une solution de régulation optimale. Ce choix est justifié par le caractère ouvert, distribué et complexe des réseaux de transport multimodal / Transport networks have been amplified by the increasing number of vehicles and stations and the emergence of new concepts essentially multimodal and intermodal. Thus, the task of managing public transport systems has become very complex and difficult for regulators.To cope with these difficulties, there is the development of systems decision support as an effective solution to traffic control. They can transmit real-time traffic information on transport networks. Our work is based on designing a control system of multimodal transport networks. It may be as an essential tool for effective solutions and real-time to the problem of traffic congestion. It can provide the necessary information to the user in making its decision to move with or without his car. The proposed system is a hybrid between a graph modeling the network and a multi-agent system. This will be supported by an evolutionary approach for generating an optimal control solution. This is justified by the open, distributed and complex network of multimodal transport

O Dilema do Prisioneiro com n jogadores é um problema que ilustra a dificuldade na formação da cooperação em sociedades de indivíduos racionais. Diversos trabalhos foram feitos no sentido de compreender melhor os fatores que influenciam o surgimento e a evolução da cooperação nessas sociedades, sendo que muitos desses mostraram que a simulação deste tipo de problema carece de escalabilidade, o que impede a realização de experimentos que envolvam uma grande quantidade de agentes ou de parâmetros de teste. Este trabalho tem o intuito de aplicar conceitos de computação paralela para tratar este problema. Para tal, foi desenvolvido um sistema denominado PS2 E2 , evolução de um trabalho anterior, cuja utilização em alguns cenários possibilitou a verificação da influência de alguns parâmetros tais como o tamanho da população e a expressividade do modelo de representação de estratégias na utilidade global de um conjunto de agentes que jogam o Dilema do Prisioneiro com n jogadores. / The n-Player Prisoners Dilemma is a problem that illustrates the difficulty of cooperation formation in societies composed of rational individuals. Several studies were made to better understand the factors that influence the emergence and evolution of cooperation in these societies. Many of these showed that the simulation of this type of problem lacks scalability, which hinders the achievement of experiments involving a large number of agents or test parameters. This work intends to apply parallel computing concepts to treat this problem. To this end, it was developed a system called PS2 E2 , an evolution of a previous work, whose utilization in some scenarios allowed the verification of the influence of some parameters such as the population size and the expressiveness of the strategy representation model in the global utility of a society of agents that play the n-Player Prisoner Dilemma.

Les travaux de cette thèse portent sur l’analyse de stabilité et la synthèse de commande pour les systèmes singulièrement perturbés. Dans une première partie, nous présentons et analysons une classe générale de systèmes linéaires hybrides singulièrement perturbés dans lesquels la nature lente et rapide des variables d’état dépend du mode de fonctionnement. L’analyse de stabilité est fondée sur des résultats classiques de la théorie de Lyapunov pour les systèmes singulièrement perturbés. Une deuxième partie de ce travail présente la conception d’une loi de commande décentralisée qui garantit la synchronisation des systèmes multi-agents singulièrement perturbés avec un coût global garanti. Afin de contourner l’utilisation d’informations centralisées liées à la structure du réseau d’interconnexion, le problème est résolu en reformulant le problème de synchronisation comme un problème de stabilisation d’un système linéaire incertain singulièrement perturbé / This PhD thesis is dedicated to the study of stability and control design for singularly perturbed systems. In the first part, we introduce and analyze a general class of singularly perturbed linear hybrid systems, in which the slow or fast nature of the variables is mode-dependent. Our stability analysis is based on classical results of Lyapunov’s theory for singularly perturbed systems. A second part of this work presents the design of a decentralized control strategy that allows singularly perturbed multi-agent systems to achieve synchronization with global performance guarantees. To avoid the use of centralized information related to the interconnection network structure, the problem is solved by rewriting the synchronization problem in terms of stabilization of a singularly perturbed uncertain linear system

Die vorliegende Dissertation hat einen technologischen und einen anwendungsbezogenen Schwerpunkt. Technologisch ordnen sich die präsentierten Forschungsergebnisse in das Gebiet der "Swarm Intelligence" (dt.: Schwarm-Intelligenz) ein. Swarm Intelligence ist ein Teilbereich der Informatik, der sich an der Überschneidung zwischen der Multi-Agenten Systeme Forschung der Künstlichen Intelligenz und dem Forschungsgebiet "Artificial Life" (dt.: Künstliches Leben) befindet. Im Gegensatz zur Swarm Intelligence im allgemeinen, überträgt der spezielle Ansatz "Synthetic Ecosystems" (dt.: synthetische Ökosysteme) nicht nur Koordinationsmechanismen aus biologischen Multi-Agenten Systemen, wie zum Beispiel Insekten Kolonien, in den Entwurf künstlicher Systeme. Vielmehr sollen die grundlegenden Prinzipien "natürlich" entstandener komplexer Systeme, also auch zum Beispiel einer Aktienbörse, übernommen werden. Als anwendungsbezogener Hintergrund der Dissertation wurde die verteilte Steuerung moderner industrieller Fertigungsanlagen gewählt. Die Fertigungssteuerung ist ein geeignetes Anwendungsfeld für die Technologien, die im Rahmen der Forschungsarbeiten entwickelt wurden. Damit dient die Präsentation eines synthetischen Ökosystems für die Fertigungssteuerung der Demonstration des neuartigen Ansatzes zum Entwurf, Realisierung und Evaluierung komplexer, industriell relevanter Systeme. Gleichzeitig leistet die vorgestellte Architektur der Fertigungssteuerung und die darin verwandten Koordinationsverfahren einen Beitrag zur Weiterentwicklung holonischer Produktionssysteme. Der holonische Ansatz zur Produktionsplanung und -steuerung genießt derzeit große Aufmerksamkeit sowohl in der Forschung als auch in der Industrie. Als Teilgebiet der Entwicklung intelligenter Fertigungssysteme (engl.: IMS - Intelligent Manufacturing Systems), propagiert der holonische Ansatz eine Abkehr von der traditionell zentralistischen und hierarchischen Planung und Steuerung hin zu selbst-organisierenden Systemen autonom (inter-)agierender Individuen ("Holone"). Bei der praktischen Umsetzung holonischer Systeme werden sehr häufig Technologien aus der Multi-Agenten Systeme Forschung angewandt. Mit dieser Dissertation rücken auch synthetische Ökosysteme in das Blickfeld holonischer Systeme. Natürliche Agentensysteme im allgemeinen und Kolonien sozialer Insekten im besonderen faszinieren durch ihre Robustheit, ihre Flexibilität und ihre Anpassungsfähigkeit. Solche Systeme bestehen häufig aus sehr vielen, sehr einfachen Individuen und doch weisen sie ein komplexes und koordiniertes Gesamtverhalten auf. Es gibt mehrere Zweige in unterschiedlichen Wissenschaften, zum Beispiel in der Biologie, Physik, Ökonomie oder in der Informatik, die sich mit verteilten Systemen lokal interagierender Individuen beschäftigen. Ihre Erforschung resultiert in einer Reihe wiederholt beobachteter grundlegender Eigenschaften. Um künstlich erschaffene Systeme mit ähnlichen Eigenschaften auszustatten werden Entwurfsprinzipien für das Design von Multi-Agenten Systemen in dieser Dissertation vorgeschlagen. Jedes Entwurfsprinzip wird systematisch eingeführt, motiviert und in seinen Konsequenzen für Anwendungen in der Fertigungssteuerung diskutiert. Stigmergie ist ein grundlegendes Konzept der Koordination einer großen Anzahl von Individuen unter anderem in Kolonien sozialer Insekten. Die Formulierung dieses Konzepts ist auf den Biologen Grassè zurückzuführen, welcher in der Mitte des zwanzigsten Jahrhunderts das Schwarmverhalten von Termiten untersuchte. Stigmergie beruht auf der Tatsache, daß das Verhalten eines jeden Individuums durch die aktuelle Konfiguration seiner lokalen Umwelt bestimmt wird. Die Umwelt wiederum, wird durch die Aktivitäten der Individuen verändert. Diese Wechselwirkung führt in Verbindung mit entsprechend ausgelegten individuellen Verhaltensmustern zur Emergenz einer global koordinierten Erfüllung der anstehenden Aufgaben der Kolonie. Im Detail wird sematektonische von marker-basierter Stigmergie unterschieden, wobei bei sematektonischer Stigmergie der Zustand der Aufgabenerfüllung selbst (z.B. Stand des Nestbaus) das Individualverhalten beeinflußt, während marker-basierte Stigmergie aufgabenunabhängige Marker (z.B. Pheromone) in der Umwelt platziert. Multi-Agenten Systeme finden ihre Realisierung in Software, welche gegebenenfalls an physische Aktuatoren gekoppelt ist. Im allgemeinen besteht diese Software aus einer Laufzeitumgebung und den darin ausgeführten Agenten. Die vorliegende Dissertation präsentiert eine Erweiterung von Laufzeitumgebungen um eine anwendungsunabhängige Pheromon Infrastruktur (PI). Die PI ermöglicht es den Softwareagenten des jeweiligen synthetischen Ökosystems, künstliche Pheromone als Datenstrukturen in einem virtuellen Raum abzulegen und wahrzunehmen. Diese Datenstrukturen dienen als Marker in stigmergetischen Koordinationsmechanismen. Die Algorithmen der PI operieren auf diesen künstlichen Pheromonen und emulieren die natürlichen Vorgänge der räumlichen Ausbreitung und Verdunstung von Pheromonen auf abstrakter Ebene. Zusätzlich wird das natürliche Vorbild um eine automatische Aufbereitung von Informationen erweitert. Die Funktionalität der PI wird in dieser Dissertation spezifiziert. Des weiteren wird ein formales Modell erstellt, welches die Grundlage einer numerischen Analyse der Eigenschaften der PI bildet. Die Analyse liefert Vorhersagen für das Entstehen von räumlichen Mustern von Pheromonkonzentrationen in der PI. Diese Vorhersagen können dann in der Feineinstellung und der Evaluierung von Koordinationsmechanismen verwendet werden. Außerdem dient das formale Modell als Grundlage für den Beweis der globalen Stabilität der PI. Damit ist gesichert, daß unabhängig von der gewählten räumlichen Struktur und den von der jeweiligen Anwendung generierten Pheromonen die Konzentrationen der Pheromone immer in ihrer Stärke begrenzt sind. Der Beweis der globalen Stabilität ist eine wichtige Voraussetzung für die Verwendung der PI in praktischen Anwendungen. Die Spezifikation einer verteilten Realisierung der PI bildet den Abschluß der allgemeinen Betrachtung. Die Agenten, welche die (virtuelle) räumliche Struktur der PI widerspiegeln, werden im Detail spezifiziert. Auf der Basis dieser Spezifikation ist im Rahmen der Dissertation ein Prototyp der PI realisiert worden. Dieser Prototyp diente dem Nachweis des vorhergesagten Verhaltens der Infrastruktur und der späteren Evaluierung des entwickelten Fertigungssteuerungssystems. Im weiteren Verlauf der vorliegenden Dissertation wird ein neuartiger Ansatz zur Fertigungssteuerung betrachtet. Die absehbaren Veränderungen der äußeren Bedingungen der industriellen Produktion, ausgelöst durch den globalen Übergang von Anbieter- zu Verbrauchermärkten, erfordert die Fertigung immer komplexerer und variantenreicherer Produkte in ständig schwankenden Stückzahlen und deutlich verkürzten Lebenszyklen bei gleichzeitig sinkenden Kosten. Zur Erfüllung dieser Anforderungen in der Massenproduktion wandelt sich die traditionell starr verkettete Strangfertigung (z.B. Transferstraßen) zur flexiblen Fließfertigung (z.B. flexible Bearbeitungszentren). Die Steuerung einer flexiblen Fließfertigung erfordert neue Herangehensweisen. In einer holonischen Fertigung, zum Beispiel, organisiert sich die Produktionsplanung und Produktionssteuerung selbst um die Erfüllung der aktuellen Aufträge. Dabei werden in der Steuerung verteilte, reaktive Verfahren verwendet, welche eine deutlich gesteigerte Robustheit und Flexibilität gegenüber Störungen und Veränderungen aufweisen. Der Übergang zur flexiblen Fließfertigung bedeutet die Einführung von Flexibilität in der Bearbeitung aber auch im Transport des Materials. Es ist eine grundlegende Eigenschaft dieser Fertigungssysteme, daß zu einem beliebigen Zeitpunkt eine Reihe möglicher Transportwege und damit eine Vielzahl möglicher Muster im Materialfluß zur Verfügung stehen. Dabei führt aber nur eine kleine Menge dieser Muster zu einer bestmöglichen Erfüllung der globalen Produktionsziele (z.B. hoher globaler Durchsatz). Es ist also die Aufgabe der Fertigungssteuerung in jeder Situation das bestmögliche Materialflußmuster zu erreichen. Ist ein verteilter Ansatz für die Steuerung gewählt worden, so muß diese Optimierung nach globalen Produktionszielen in die lokalen Steuerungsentscheidungen integriert werden, ohne die Autonomie der lokalen Einheiten zu verletzen. Die Dissertation präsentiert ein sogenanntes geführtes Fertigungssteuerungssystem (GFSS), welches einen verteilten und reaktiven Steuerungsansatz mit einer Flußoptimierung unter Beachtung globaler Produktionsziele in neuartiger Weise verbindet. Der Entwurf des GFSS folgte den vorgeschlagenen Prinzipien für synthetische Ökosysteme und die Agenten im GFSS werden mit Hilfe der Pheromon Infrastruktur koordiniert. Die Agenten und Pheromone des GFSS werden detailliert spezifiziert und in einem realistischen Beispiel aus der Automobilindustrie evaluiert. In der Evaluierung wird von den Ergebnissen der Analyse der PI Gebrauch gemacht. Die dabei gewählte numerische Beschreibung des Einzelverhaltens und die darauf aufbauende Betrachtung des emergierenden Gesamtverhaltens weist den Weg zu einer systematischen Evaluierung von emergenten Systemeigenschaften in synthetischen Ökosystemen. In einem abschließenden Kapitel werden die drei inhaltlichen Schwerpunkte der Dissertation noch einmal betrachtet. Vor dem Hintergrund des GFSS werden die vorgeschlagenen Entwurfsprinzipien für synthetische Ökosysteme systematisch auf ihre Anwendbarkeit und praktische Bedeutung hin überprüft. Außerdem wird die allgemeine Verwendung der PI für den Austausch von Informationen zwischen Agenten untersucht. Und schließlich wird die Fertigungssteuerung aus der Sicht abstrakter Zustandsräume diskutiert. Die vorliegende Dissertation weist den Weg für eine Reihe weiterführender Forschungsarbeiten. So werden zum einen detaillierte Konzepte für die Erweiterung des GFSS um eine automatische Strategiebewertung und -generierung und um ein Visualisierungssystem vorgestellt. Zum anderen werden aber auch notwendige Ergänzungen der Entwurfsprinzipien und mögliche Verbesserungen der PI und des darauf basierenden Evaluierungsansatzes vorgeschlagen. / The synthetic ecosystems approach attempts to adopt basic principles of natural ecosystems in the design of multiagent systems. Natural agent systems like insect colonies are fascinating in that they are robust, flexible, and adaptive. Made up of millions of very simple entities, these systems express a highly complex and coordinated global behavior. There are several branches in different sciences, for instance in biology, physics, economics, or in computer science, that focus on distributed systems of locally interacting entities. Their research yields a number of commonly observed characteristics. To supply engineered systems with similar characteristics this thesis proposes a set of principles that should be observed when designing synthetic ecosystems. Each principle is systematically stated and motivated, and its consequences for the manufacturing control domain are discussed. Stigmergy has shown its usefulness in the coordination of large crowds of agents in a synthetic ecosystem. Sign-based stigmergy through synthetic pheromones is supported by an extension to runtime environments for software agents called the pheromone infrastructure. In this thesis the operation of the pheromone infrastructure is specified, formally modeled and analyzed, and an implementation is presented. The guided manufacturing control system for flexible flow shops is designed following the proposed principles and it uses the pheromone infrastructure to coordinate its agents. It comprises two subsystems. The control (sub)system, which enables production, is distributed and reactive. The advisory (sub)system observes the operation of the control system and advises the manufacturing execution under global considerations. This thesis specifies the guided manufacturing control system and evaluates its operation in a simple but realistic example adapted from the automotive industry. The applicability of the design principles, the usage of the pheromone infrastructure, and the operation of manufacturing control in abstract state spaces are considered on the basis of the guided manufacturing control system.

Submitted by PPG Ci?ncia da Computa??o (ppgcc@pucrs.br) on 2018-05-08T18:37:11Z No. of bitstreams: 1 RAFAEL_CAU?_CARDOSO_TES.pdf: 14431785 bytes, checksum: 227194ed28a9e55c3ab1fbedebf06922 (MD5) / Approved for entry into archive by Caroline Xavier (caroline.xavier@pucrs.br) on 2018-05-15T19:07:36Z (GMT) No. of bitstreams: 1 RAFAEL_CAU?_CARDOSO_TES.pdf: 14431785 bytes, checksum: 227194ed28a9e55c3ab1fbedebf06922 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-05-15T19:14:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 RAFAEL_CAU?_CARDOSO_TES.pdf: 14431785 bytes, checksum: 227194ed28a9e55c3ab1fbedebf06922 (MD5) Previous issue date: 2018-03-27 / Sistemas multiagentes freq?entemente cont?m ambientes complexos e din?micos, nos quais os planos dos agentes podem falhar a qualquer momento durante a execu??o do sistema. Al?m disso, novos objetivos podem aparecer para os quais n?o existem nenhum plano dispon?vel. T?cnicas de planejamento s?o bem adequadas para lidar com esses problemas. H? uma quantidade extensa de pesquisa em planejamento centralizado para um ?nico agente, por?m, at? ent?o planejamento multiagente n?o foi completamente explorado na pr?tica. Plataformas multiagentes tipicamente proporcionam diversos mecanismos para coordena??o em tempo de execu??o, frequentemente necess?rios em planejamento online. Neste contexto, planejamento multiagente descentralizado pode ser eficiente e eficaz, especialmente em dom?nios fracamente acoplados, al?m de garantir algumas propriedades importantes em sistemas de agentes como privacidade e autonomia. N?s abordamos esse problema ao apresentar uma t?cnica para planejamento multiagente online que combina aloca??o de objetivos, planejamento individual utilizando rede de tarefas hier?rquicas (HTN), e coordena??o em tempo de execu??o para apoiar a realiza??o de objetivos sociais em sistemas multiagentes. Especificamente, n?s apresentamos um framework chamado Decentralised Online Multi-Agent Planning (DOMAP). Experimentos com tr?s dom?nios fracamente acoplados demonstram que DOMAP supera quatro planejadores multiagente do estado da arte com respeito a tempo de planejamento e tempo de execu??o, particularmente nos problemas mais dif?ceis. / Multi-agent systems often contain dynamic and complex environments where agents? course of action (plans) can fail at any moment during execution of the system. Furthermore, new goals can emerge for which there are no known plan available in any of the agents? plan library. Automated planning techniques are well suited to tackle both of these issues. Extensive research has been done in centralised planning for singleagents, however, so far multi-agent planning has not been fully explored in practice. Multi-agent platforms typically provide various mechanisms for runtime coordination, which are often required in online planning (i.e., planning during runtime). In this context, decentralised multi-agent planning can be efficient as well as effective, especially in loosely-coupled domains, besides also ensuring important properties in agent systems such as privacy and autonomy. We address this issue by putting forward an approach to online multi-agent planning that combines goal allocation, individual Hierarchical Task Network (HTN) planning, and coordination during runtime in order to support the achievement of social goals in multi-agent systems. In particular, we present a planning and execution framework called Decentralised Online Multi-Agent Planning (DOMAP). Experiments with three loosely-coupled planning domains show that DOMAP outperforms four other state-of-the-art multi agent planners with regards to both planning and execution time, particularly in the most difficult problems.

Cette thése traite du contrôle de la formation et du confinement variant dans le temps pour les systèmes multi-agents linéaires invariants avec hétérogénéité en tenant compte des délais d’entrée / sortie constants / variables dans le temps et des perturbations adaptées / incompatibles sous topologie de communication dirigée et fixe. De nouveaux formats de formes de formation variables dans le temps pour des systèmes homogènes et hétérogènes sont proposés. Les contrôleurs, conçus sur la base de techniques prédictives et adaptatives avec une technique d’observation, sont entièrement distribués et peuvent être appliqués à des systèmes à grande échelle. L’application sur les systèmes robotisés multi hétérogènes linéarisés est vérifiée. / This thesis deals with the time-varying formation and containment control for linear time-invariant multi-agent systems with heterogeneity considering constant / time-varying input / output delays and matched / mismatched disturbances under directed and fixed communication topology. New formats of time-varying formation shapes for homogeneous and heterogeneous systems are proposed. The controllers, which are designed based on predictive and adaptive techniques with observer technique, are fully distributed and can be applied to large-scale systems. The application on linearized heterogeneous multi mobile robot systems is verified.

Dans la gestion des systèmes de soins, la maîtrise des flux hospitaliers et l’anticipation des tensions sont des enjeux majeurs. Le but de cette thèse est de contribuer à l’étude et au développement d’un Système Collaboratif d’Aide à l’Ordonnancement et à l’Orchestration (SysCAOO) des tâches de soins à compétences multiples pour gérer les tensions dans les Services d’Urgences Pédiatriques (SUP) afin d’améliorer la qualité de prise en charge des patients. Le SysCAOO intègre une approche Workflow collaboratif pour modéliser le parcours patient afin d’identifier les dysfonctionnements et les pics d’activités du personnel médical dans le SUP. L’aspect dynamique et incertain du problème nous a conduits à adopter une alliance entre les Systèmes Multi-Agent (SMA) et les Algorithmes Evolutionnaires (AE) pour le traitement et l’ordonnancement des tâches de soins en tenant compte du niveau d’expérience des acteurs du SUP et leurs disponibilités. En cas d’aléas dans le SUP, une coalition d’agents se forme pour collaborer et négocier afin de proposer des décisions d’orchestration du Workflow et minimiser le temps d’attente des patients en cours de leur prise en charge. Les résultats expérimentaux présentés dans cette thèse justifient l’intérêt de l’alliance entre les SMA et les Métaheuristiques afin de gérer les tensions dans le SUP. Les travaux de recherche présentés dans cette thèse s’intègrent dans le cadre du projet HOST (Hôpital : Optimisation, Simulation et évitement des tensions) (http://www.agence-nationale-recherche.fr/?Projet=ANR-11-TECS-0010). / Health care systems management and the avoidance of overcrowding phenomena are major issues. The aim of this thesis is to implement a Collaborative Support System for Scheduling and Orchestration (CSSystSO) of multi-skill health care tasks in order to avoid areas bottlenecks in the Pediatric Emergency Department (PED) and improve health care quality for patients. The CSSystSO integrates a collaborative Workflow approach to model patient journey in order to identify dysfunctions and peaks of activities of medical staff in the PED. The dynamic and uncertain aspect of the problem has led us to adopt an alliance between Multi-Agent Systems (MAS) and Evolutionary Algorithms (EA) for health care tasks treatment and scheduling taking into account the level of experience of the PED actors and their availabilities. In case of perturbations in the PED, a coalition of agents is formed to collaborate and negotiate in order to provide orchestration Workflow decisions to minimize the waiting time of patients during their treatment. The experimental results presented in this thesis justify the interest of the alliance between MAS and Metaheuristics to manage overcrowding phenomena in the PED. This work belongs to the project HOST (Hôpital: Optimisation, Simulation et évitement des tensions). (http://www.agence-nationale-recherche.fr/?Projet=ANR-11-TECS-0010).

O Dilema do Prisioneiro com n jogadores é um problema que ilustra a dificuldade na formação da cooperação em sociedades de indivíduos racionais. Diversos trabalhos foram feitos no sentido de compreender melhor os fatores que influenciam o surgimento e a evolução da cooperação nessas sociedades, sendo que muitos desses mostraram que a simulação deste tipo de problema carece de escalabilidade, o que impede a realização de experimentos que envolvam uma grande quantidade de agentes ou de parâmetros de teste. Este trabalho tem o intuito de aplicar conceitos de computação paralela para tratar este problema. Para tal, foi desenvolvido um sistema denominado PS2 E2 , evolução de um trabalho anterior, cuja utilização em alguns cenários possibilitou a verificação da influência de alguns parâmetros tais como o tamanho da população e a expressividade do modelo de representação de estratégias na utilidade global de um conjunto de agentes que jogam o Dilema do Prisioneiro com n jogadores. / The n-Player Prisoners Dilemma is a problem that illustrates the difficulty of cooperation formation in societies composed of rational individuals. Several studies were made to better understand the factors that influence the emergence and evolution of cooperation in these societies. Many of these showed that the simulation of this type of problem lacks scalability, which hinders the achievement of experiments involving a large number of agents or test parameters. This work intends to apply parallel computing concepts to treat this problem. To this end, it was developed a system called PS2 E2 , an evolution of a previous work, whose utilization in some scenarios allowed the verification of the influence of some parameters such as the population size and the expressiveness of the strategy representation model in the global utility of a society of agents that play the n-Player Prisoner Dilemma.